抗车辙橡胶沥青混合料性能研究

孙元媚 1 陈晨 2

1山东省交通运输厅工程建设事务中心 山东 济南 250101

2山东高速集团有限公司 山东 济南 250101

摘要：高速公路车辙病害是典型的路面病害之一，主要由中面层剪切流动变形累计而来。本研究采用抗车辙剂和橡胶沥青对AC-20混合料进行复合改性，全面提升中面层沥青混合料的各项性能。试验研究表明：抗车辙橡胶沥青混合料性能完全达到了SBS沥青混合料的性能要求，尤其是对抗车辙性能改善效果明显；橡胶沥青对混合料的低温弯曲性能改善明显，有效弥补了抗车辙剂对沥青混合料低温性能的折减。

关键词：抗车辙剂；橡胶沥青；动稳定度；低温弯曲破坏应变

1、概述

高速公路车辙病害是典型的路面病害之一，严重影响行车安全性和舒适度。国内外研究人员一致认为主要的车辙表现型式为流动性车辙，主要由中面层剪切流动变形累计而来。因此，对中面层沥青混合料抗车辙性能的提升成为大家普遍关注的重点问题。本研究采用抗车辙剂和橡胶沥青对AC-20混合料进行复合改性，全面提升中面层沥青混合料的各项性能，尤其是对抗车辙性能重点改善。

2、原材料

（1）沥青，采用自制的橡胶沥青，其中橡胶粉采用60目废胎胶粉，按质量比15%加入70#沥青，通过专用橡胶沥青生产设备制得。

（2）粗集料：采用山东章丘的玄武岩10~20mm、5~10mm玄武岩，经检验，各项指标符合行业规范要求。

（3）细集料：采用山东章丘的0~5mm玄武岩，经检验，各项指标符合行业规范要求。

（4）矿粉：采用泰安本地的石灰岩矿粉，经检验，各项指标符合行业规范要求。

（5）抗车辙剂，采用自研PE基抗车辙剂。

3、目标配合比

目标配合比按照现行规范的方法和指标要求进行设计。在原材料试验分析的基础上，借鉴近年来山东省高速公路沥青混合料的配合比设计经验，在规范级配范围内优化选定。调试三个不同级配，再根据提供的沥青用量，制作马歇尔试件，根据所得提及指标确定最优配比。结果如下：

表1 AC-20抗车辙混合料的配合比设计结果

最佳沥青用量4.1%，孔隙率4.4%，密度2.432g/cm3，饱和度67.6%，矿料间隙率13.6%。

图1 级配曲线

4、评价指标

（1）马歇尔稳定度

马歇尔稳定度是按规定条件采用马歇尔试验仪测定的沥青混合料所能承受的最大荷载。

（2）残留稳定度

残留稳定度通过标准马歇尔试验和浸水马歇尔试验确定。两个试验均在60℃温度下测定马歇尔稳定度，标准马歇尔稳定度测试是在恒温水浴中保持30-45分钟，浸水马歇尔稳定度是在水中保持48小时。浸水马歇尔稳定度与标准马歇尔稳定度的比值称为残留稳定度。通过不同浸水时间下沥青混合料的强度比较，评价沥青混合料抵抗水损害的能力。

（3）冻融劈裂强度比

冻融劈裂强度比TSR指马歇尔试件进行冻融循环后，沥青混合料试件在受到水损害前后劈裂破坏的强度比，以评价沥青混合料在冰冻季节抵抗反复冻融的能力。

（4）抗车辙动稳定度

我国研究车辙变形的指标为动稳定度，动稳定度的含义是指沥青混合料在60℃高温及0.7MPa的轮压条件下，混合料每产生1mm变形时，所承受的标准轴载。

（5）低温弯曲破坏应变

评价沥青混合料低温抗裂性能的指标有低温弯曲破坏应变和低温劈裂强度两个指标。其中，现有规范指定采用低温弯曲破坏应变指标评价，该指标通过沥青混合料小梁的三点低温弯曲试验获得。试验温度为-10℃，加载速率50mm/min。

5、试验结果

各项技术指标试验结果如下。

表2 抗车辙橡胶沥青混合料技术性能

从试验结果可看出：

（1）抗车辙动稳定度得到了极大提高，达到规范要求的3.25倍，远超高速公路中面层常用的SBS改性AC-20混合料。可见混合料中的抗车辙剂起到了显著的作用。

（2）马歇尔稳定度、残留稳定度及冻融劈裂强度比也超过了规范对SBS改性AC混合料的要求。

（3）低温弯曲破坏应变超过了SBS改性沥青混合料的要求。可见橡胶沥青对混合料的低温弯曲性能改善明显，有效弥补了抗车辙剂对沥青混合料低温性能的折减。

6、结论

（1）抗车辙橡胶沥青混合料性能完全达到了SBS沥青混合料的性能要求，尤其是对抗车辙性能改善效果明显。

（2）橡胶沥青对混合料的低温弯曲性能改善明显，有效弥补了抗车辙剂对沥青混合料低温性能的折减。

参考文献

[1]《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011．北京：人民交通出版社

[2]《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005．北京：人民交通出版社

[3]《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004．北京：人民交通出版社