橡胶沥青混凝土低温性能评价研究

橡胶沥青混凝土低温性能评价研究

邱瑞君

扶绥县交通投资有限责任公司

摘要：随着我国经济的不断发展，公路工程建设项目日益增多，为满足特定条件下公路工程建设需要，橡胶沥青混凝土逐步应用与公路工程建设过程之中。本文主要对橡胶沥青混凝土低温性能进行了评价研究，以期为橡胶沥青混凝土在公路建设中的应用提供相应的借鉴作用。

关键词：橡胶沥青混凝土；低温性能；评价研究

1.橡胶沥青混凝土概述

1.1橡胶沥青的概念

橡胶沥青是指将橡胶粉粒、高聚合物改性剂在高温条件下，按照一定的比例充分搅拌形成的胶凝材料，其主要应用于道路结构中的应力吸收层和表面层当中，能够显著提高沥青混合料的耐久性，改善路面疲劳裂缝、反射裂缝及高温变形能力，提高薄层罩面的使用性能。

1.2橡胶沥青的路用特点

橡胶沥青在公路工程路面中的应用能够显著改善公路路面的高温变形稳定性、低温脆裂性、反复荷载疲劳性以及水损坏性等性能。橡胶沥青的路用特点主要包括以下几个方面：

（1）黏性。黏性是衡量橡胶沥青的重要指标，粘性不仅能够增强橡胶沥青抵抗变形的能力，而且会增加碎石间的黏结力，提高路面抗水性能。

（2）低温性能。低温性能是指橡胶沥青在低温的情况下抵抗脆性和抗裂的性能。

（3）抗老化、氧化、高温稳定性以及抗疲劳性能。

（4）抗水损坏能力。

2.橡胶沥青基本性能评价分析

2.1橡胶沥青作用机理

（1）橡胶沥青的机理

橡胶沥青是以橡胶粉颗粒作为沥青改性剂，在高温条件下将其加入基质沥青中进行充分拌合，橡胶粉在反应过程中吸收基质沥青中轻质组分，使橡胶粉成分裂解出交联剂、抗老化剂等物质进入沥青当中，这些物质成分进入沥青当中可有效的提高沥青的抗高温、老化及黏结性能，进而形成新型改性沥青胶结材料[1]。

（2）橡胶沥青技术要点

橡胶沥青的技术要点主要包括胶粉含量、反应时间、温度控制及材料特性等方面，具体见下表所示：

材料特性需有硫化橡胶的高粘和高弹性

（3）橡胶沥青原材料要求

路用橡胶沥青在制作时应采用目数为20-60目废旧轮胎制成的橡胶粉，基质沥青应使用70#或90#沥青，应用粉碎法使其断裂，裂痕表面呈现为不平，促使橡胶颗粒之间相互连结，形成稳定的空间网络结构[3]。

（4）橡胶沥青的作用评价

橡胶沥青在路面混凝土中的应用主要包括以下几个方面：

1）提高沥青混合料的耐久性。

2）改善路面抵抗变形的能力、疲劳裂缝、反射裂缝能力及低温抗裂能力。

3）提高旧路面薄层罩面耐久性、使用性能及行驶舒适性。

2.2橡胶沥青技术指标体系分析

通过试验对橡胶沥青的基本技术指标进行分析，可以得出了本文选用橡胶沥青的

基本技术指标，如下表所示：

橡胶沥青基本技术指标

3.橡胶沥青混凝土低温性能评价研究

3.1低温劈裂试验

采用低温劈裂试验对橡胶沥青混凝土低温性能进行评价研究具有重要意义，本文主要参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》对橡胶沥青混凝土低温劈裂进行试验，测定其在规定温度和加载速率时的劈裂破坏性质。低温劈裂试验一般采用MTS试验机在-20℃-0℃、加载速率为1mm/min的条件下进行测定可得[2]：

劈裂抗拉强度计算公式为：RT=0.006287PT/h

其中，RT为小马歇尔试件的劈裂抗拉强度，PT为小马歇尔试件的试验荷载的最大值，h为小马歇尔试件的试件高度，εT为小马歇尔试件的破坏拉伸应变，μ为泊松比，ST为小马歇尔试件的破坏进度模量，XT为最大破坏荷载时的水平方向的总变形。

通过试验可知，橡胶沥青混凝土低温劈裂试验结果如下表所示：

3.2低温弯曲试验

对橡胶沥青混凝土进行低温弯曲试验主要是按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》在-20℃、-10℃和0℃的条件下，将车辙板切割成长为250mm、宽30mm、高35mm的棱柱体小梁，通过使用MTS验机、加载模具、卡尺等仪器对橡胶沥青混凝土的低温弯曲进行测试。橡胶沥青混凝土低温破坏抗弯拉强度RB、破坏时最大弯拉应变εB及破坏时弯曲劲度模量SB具体计算方法如下所示[2]：

其中，RB为小梁试件破坏时的抗弯拉强度，εB为小梁试件破坏时的最大弯拉应变，为小梁试件破坏时的弯曲劲度模量，b为跨中断面试件的宽度，h为跨中断面试件的高度，L为试件的跨径，PB为破坏时的最大荷载，d为破坏时的跨中挠度[3]。

通过，对橡胶沥青混凝土低温弯曲试验可得下表：

3.3低温冲击韧度试验

低温冲击韧度是橡胶沥青混凝土的重要性能，应对其进行低温冲击韧度试验，通过低温冲击韧度试验分析其发生低温脆断的特征。本文采用试件长50mm、宽30mm、高35mm的棱柱体，在温度为-20℃、-10℃和15℃的条件下对橡胶沥青混凝土的低温冲击韧度进行测试，具体如下所示[3]：

其中，ak为沥青混凝土的冲击韧度，Ak为试件被折断所消耗的冲击功，F为试件的横截面积。对橡胶沥青混凝土低温冲击韧度试验可得下表：

通过上文对橡胶沥青混凝土进行低温劈裂试验、低温冲击韧度试验以及低温冲击韧度试验可准确的对橡胶沥青混凝土的低温性能进行评价，进而保证橡胶沥青混凝土的使用符合标准要求。

结语

本文首先对橡胶沥青的概念及路用特点进行了介绍，为后文的叙述奠定了理论基础。然后橡胶沥青的机理、技术要点、材料要求、以及技术指标体系进行了分析。最后，通过低温劈裂试验、低温冲击韧度试验以及低温冲击韧度指标对橡胶沥青混凝土的低温性能进行了评价。

参考文献：

[1]邱欣，凌建明，张敏江．新型改性沥青混合料路用性能评价研究[J]．沈阳建筑大学学报（自然科学版），2006年11月，第22卷，第6期，p885-889

[2]徐鸥明，韩森，张洪伟，郭于铖．橡胶颗粒沥青混合料抑制结冰试验研究[J]．公路，2010年1月，第1期，p153-156

[3]孙雪伟，唐颂，王建军，陈候杰．橡胶沥青低温延度影响因素研究与分析[J]．中外公路，2010年10月，第30卷，第5期，p310-313