1、1橡胶沥青混合料的低温性能研究摘要：本文采用 60 目数的橡胶掺入沥青中，并对基质沥青混合料和橡胶沥青混合料的低温稳定性能进行了研究，研究中采取了三种不同的低温试验方法。研究表明，掺入橡胶沥青，其沥青混合料的低温性能得到了较为明显的提高，研究结果可以为后续橡胶沥青的研究设计提供技术建议。 关键词：道路工程；橡胶沥青；低温性能 中图分类号：TU528.42 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）03-（页码）-页数 沥青路面具有整体性好、行车舒性强、施工快捷迅速、维修养护方便等优点，在公路建设中所占的比例逐年增加。但是，由于交通荷载的逐年增加，环境因素的剧烈变化，以及不规范施工
2、操作原因，沥青路面的各种早期破坏也困扰着各国的公路建设者。 橡胶沥青是通过把废旧汽车轮胎在常温条件下进行粉碎，形成一定细度的橡胶粉颗粒，然后将橡胶粉颗粒在高温条件下与基质沥青进行拌合，并且经过充分的熔胀反应，而形成的一种新型的沥青路面胶结材料。由于橡胶颗粒的增粘作用，使得橡胶沥青混合料的高温性能在一定程度上得到提高，国内外很多研究均认为，橡胶颗粒可以很大程度上增加橡胶沥青混合料的高温性能。虽然对橡胶沥青混合料的低温性能研究2也较多，但其方法好测量手段较为传统，本文通过采用多种低温性能试验，对橡胶沥青混合料的低温性能进行了评价和分析。 1.原材料及试验方法 1.1 原材料 研究时采用了两种沥青类
3、型，即普通的基质沥青和橡胶改性沥青，所用的废旧轮胎粒径为 60 目，掺入比例为 20%。沥青混合料的所用的集料及矿粉均满足现行规范的要求，本文所用的矿料级配为 AC-16 的级配中值，90#沥青混凝土的最佳沥青用量为 5%，橡胶沥青混凝土的最佳沥青用量为 6%。 1.2 试验方法 在对橡胶沥青的低温性能进行分析时，考察了国内常用的低温测试方法，选择低温劈裂试验、低温弯曲试验和低温冲击韧度试验。 低温劈裂试验用于测定沥青混合料在规定温度和加载速率时劈裂破坏时的力学性质，试验温度为-20、-10和 0温变区间，加载速率为 1mm/min。本试验所采用的加载设备为 MTS 试验机，试验夹具为带压条的
4、劈裂试验专用夹具，压条的宽度为 12.7mm，内侧曲率半径为 50.8mm。 低温弯曲试验用于测定热拌沥青混凝土在规定温度和加载速率时弯曲破坏的力学性质。本试验的试验温度为-20、-10和 0，加载速率为 50mm/min。试件为长 250mm2.0mm，宽 30mm2.0mm，高35mm2.0mm 的棱柱体小梁，其跨径为 200mm0.5mm。 构件在冲击载荷作用下，所积蓄的应变能在数值上等于冲击力所做3的功。本文采用车辙板切割的小梁试件，试件长度为 250mm2.0mm，宽度为 30mm2.0mm，高度为 35mm2.0mm 的棱柱体，在高度方向上承受冲击荷载。为了研究橡胶沥青混凝土的低温
5、冲击韧性，采用的试验温度为-20、-10和 15。 2.试验结果 2.1 低温劈裂试验 橡胶沥青混合料和基质沥青混合料的低温试验结果如表 1 所示， 从表可以看出，基质沥青混凝土的低温劈裂抗拉强度在数值上都高于橡胶沥青混凝土的低温劈裂抗拉强度。废旧轮胎橡胶粉的加入，填充了沥青与集料之间的空隙，形成了集料、橡胶粉、沥青共同承受荷载受力状态。由于橡胶粉本身的具有较好的弹性，但是抗压强度很低，所以橡胶沥青混凝土的劈裂抗拉强度低于沥青混凝土的低温劈裂抗拉强度。 橡胶沥青混凝土和基质沥青混凝土的低温破坏拉伸应变都是随着温度的降低而减小。但是基质沥青混凝土的低温破坏拉伸应变随温度的变化比较剧烈，而橡胶沥青
6、混凝土的低温破坏拉伸应变随温度的变化则比较平缓。说明环境温度的变化对橡胶沥青混凝土的变形影响较小。 2.2 低温弯曲试验 橡胶沥青混凝土和基质沥青混凝土在低温条件下的弯曲试验结果如表 2 所示， 基质沥青混凝土和橡胶沥青混凝土的抗弯拉强度都是随着温度的降低而升高。其中，当温度为-10时，基质沥青混凝土和橡胶沥青混凝土的抗弯拉强度在数值上比较接近，基质沥青混凝土的抗弯拉强度略大于4橡胶沥青混凝土的抗弯拉强度。当温度高于-10时，基质沥青混凝土的抗弯拉强度大于橡胶沥青混凝土的抗弯拉强度，而当温度低于-10时，橡胶沥青混凝土的抗弯拉强度大于 基质沥青混凝土的抗弯拉强度。从变化趋势上看，橡胶沥青混凝土
7、的抗弯拉强度随温度的变化比基质沥青混凝土的变化剧烈。 基质沥青混凝土的最大弯拉应变在-10时达到最小值，温度低于-10时，最大弯拉应变随温度的降低而升高；温度高于-10时，最大弯拉应变随温度的升高而升高。橡胶沥青混凝土的最大弯拉应变随温度的变化趋势与 90#沥青混凝土相似，但是，橡胶沥青混凝土的最大弯拉应变普遍比基质沥青混凝土的最大弯拉应变高 30%以上。说明橡胶沥青混凝土在低温条件下，具有较好的弹性变形能力，能够有效地减小由于温缩变形而引起的路面开裂。 2.3 低温弯曲试验 不同温度下测定的橡胶沥青混凝土和基质沥青混凝土的冲击韧度如表 3 所示。 胶沥青混凝土和 90#沥青混凝土冲击韧性都随
8、着温度的降低而减小。在 15时，橡胶沥青混凝土基质击韧性相差很小，在数值上比较接近。但随着温度的降低，橡胶沥青混凝土冲击韧性的变化明显小于基质沥青混凝土的冲击韧性。在低温条件下，橡胶沥青混凝土的冲击韧性随温度的变化比较平缓，而基质沥青混凝土的冲击韧性随温度的变化明显降低。说明，橡胶沥青混凝土的冲击韧性在低温条件下，受环境温度变化的影响较小，具有较好的低温抗裂性能。 53.总结 本文采用了橡胶颗粒通过掺入试验加入大基质沥青，制备了橡胶沥青沥青混合料，并结合国内常用的低温试验方法：低温劈裂试验、低温弯曲试验及低温冲击韧性试验，对橡胶沥青混合料的低温性能进行了分析研究，结果表明橡胶沥青混凝土具有在低温条件下破坏变形大，抗裂性能好的特点。 参考文献 1 杨志峰，李美江，王旭东.废旧橡胶粉在道路工程中应用的历史和现状J.公路交通科技，2005，22（7）：19-22. 2 于凯，刘力，余强，朱坦，刘双喜.废轮胎胶粉和废 PE 复合改性沥青性能研究J.环境工程学报，2010，4（3）：689-692. 3 张永明，李一鸣.橡塑沥青改性机理分析J.公路，1997，7：46-50.
