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關(guān)鍵詞：道路工程；溫拌劑；橡膠瀝青；高低溫性能

０ 引言

1、試驗原材料與方案

基質(zhì)瀝青為普通市售 ＡＨ － ７０ 型，橡膠粉由大貨車廢舊輪胎經(jīng)脫硫加工制得，細(xì)度 ６０ 目。溫拌劑采用 Ｓａｓｏｂｉｔ 和 Ｒｅｄｉｓｅｔ。Ｓａｓｏｂｉｔ 為有機降黏類溫拌劑，外觀為白色顆粒，熔點 １２０℃ ，Ｓａｓｏｂｉｔ 用量為基質(zhì)瀝青重量的 ２％［７］。Ｒｅｄｉｓｅｔ 為表面活性劑溫拌劑，外觀為黃褐色液體，Ｒｅｄｉｓｅｔ 摻量為基質(zhì)瀝青質(zhì)量的 ０． ５％［８］。

濕法添加溫拌劑，先制備溫拌橡膠瀝青，再制備溫拌橡膠瀝青混合料。溫拌橡膠瀝青制作方法為：將基質(zhì)瀝青加熱到 １５５ ～ １６５℃ ，以基質(zhì)瀝青質(zhì)量為基準(zhǔn)，加入 ２０％ 的橡膠粉，使用高速剪切攪拌儀，先以 ８００ ～ １０００ｒ／ ｍｉｎ 的速率低速攪拌 ５ｍｉｎ，然后以２５００ ～ ３０００ｒ／ ｍｉｎ 的速率高速剪切攪拌 ５ｍｉｎ，然后將加 入 膠 粉 的 瀝 青 在 １５５ ～ １６５℃ 烘 箱 中 靜 置１０ｍｉｎ，以此為一個攪拌周期。重復(fù)兩個周期，并在第二個周期開始攪拌時加入設(shè)定劑量的溫拌劑，得到溫拌橡膠瀝青。

溫拌橡膠瀝青混合料制備溫度為瀝青加熱至１３５ ～ １４０℃ ，集料加熱至 １６５ ～ １７５℃ ，拌鍋加熱至１５５℃ 。控制混合料拌和完成溫度在 １４０ ～ １５０℃ 。同時設(shè)置未添加溫拌劑的普通橡膠瀝青混合料作為對照，制備溫度為集料加熱至 １９０ ～ ２００℃ ，瀝青加熱至 １６０ ～ １６５℃ ，拌鍋加熱至 １８０℃ ，控制混合料拌和完成溫度在 １７０ ～ １８０℃ 。兩種溫拌橡膠瀝青混合料和普通瀝青混合料級配均為 ＷＲＡＣ － １３ 型，溫拌橡膠瀝青混合料油石比均為 ５． ８％［９］?；旌狭习柚仆瓿珊螅謩e按照不同的試驗方法成型待測試件。

１． ２ 試驗方法

試驗包括瀝青試驗和混合料試驗。為分析不同類型混合料的抗氧化及抗水損害性能，對混合料不同測試試件增設(shè)氧化和浸水預(yù)處理。

１． ２． １ 瀝青混合料試件預(yù)處理

將拌制好的混合料均勻分散攤開在托盤中，放入烘箱中保溫老化 ４ｈ，期間打開烘箱鼓風(fēng)，并每隔１ｈ 用鏟混合后再分散，烘箱溫度與不同混合料拌和出料的溫度一致［１０］。然后將老化后的混合料成型為不同類型的待測試件。對于需要進(jìn)一步浸水處理的試件，冷卻至室溫后放置在 ６０℃ 的恒溫水浴中浸水 ４８ｈ，取出，冷卻至室溫后待測。

１． ２． ２ 改性瀝青性能試驗

黏度測試參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（ＪＴＧ Ｅ２０ － ２０１１）中 Ｔ ０６２５，測試不同橡膠瀝青的旋轉(zhuǎn)黏度。參照 ＡＳＴＭ ７６４３，采用動態(tài)剪切流變試驗確定不同橡膠瀝青的臨界溫度，評價不同橡膠瀝青的高溫性能。試驗過程采用 ２５ｍｍ 平行板，間隙１ｍｍ。應(yīng)變水平１２％ ，試驗頻率１０ｒａｄ ／ ｓ。以１ ｋＰａ為閾值，根據(jù)式 １ 計算不同橡膠瀝青的臨界溫度。

式 １ 中，Ｔｃ 為臨界溫度；Ｔ１ 為兩個測試溫度中的較低值；Ｔ２ 為兩個測試溫度中的較高值，溫度的單位均為℃ ；Ｐ１ 為 Ｔ１ 溫度時的車轍因子，單位為ｋＰａ；Ｐ２ 為 Ｔ２ 溫度時的車轍因子，單位為 ｋＰａ，Ｐｓ 為滿足要求的車轍因子，單位為 ｋＰａ。

１． ２． ３ 改性瀝青混合料性能試驗

肯塔堡飛散試驗參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（ＪＴＧ Ｅ２０ － ２０１１）中 Ｔ ０７３３，將不同類型的試件分別放在洛杉磯磨耗機中，不加鋼球，以３０ ～ ３３ｒ／ ｍｉｎ 的速率旋轉(zhuǎn) ３００ 次，計算旋轉(zhuǎn)后的飛散質(zhì)量損失。

間接拉伸試驗參照 ＡＡＳＨＴＯ Ｔ２８３，測試前將待測試件在 － １０℃條件下保溫 ４ｈ，測試過程加載速率為 ５０ｍｍ ／ ｍｉｎ，根據(jù)式 ２ 計算間接拉伸強度。

式 ２ 中，Ｓｔ 為間接拉伸強度，單位為 ＭＰａ；Ｐｍａｘ為最大荷載，單位為 Ｎ；ｔ 為試件厚度，單位為 ｍｍ；Ｄ為試件直徑，單位為 ｍｍ。

漢堡車轍試驗參照 ＡＡＳＨＴＯ Ｔ３２４，利用旋轉(zhuǎn)壓實成型直徑 １５０ｍｍ、高 ６３ｍｍ 的待測試樣，測試前將試件在 ６０℃水浴中浸泡 ３０ｍｉｎ，測試過程中，試件始終浸泡在 ６０℃ 恒溫水中。試驗終止條件為荷載作用 ２００００ 次或車轍深度達(dá)到 １２． ５ｍｍ。測試過程分別在荷載作用 ５０００、１００００、１５０００ 和 ２００００ 次時記錄車轍深度。

半圓彎曲試驗試件制作方法為：利用旋轉(zhuǎn)壓實方法成型 φ１５０ｍｍ × １７５ｍｍ 圓柱形試件，再將圓柱形試樣切割為多個 ３０ｍｍ 厚的圓片，每個圓片沿中間對切為兩個半圓片。在半圓片直徑邊上預(yù)切寬度２ｍｍ、深度 ２０ｍｍ 的裂縫。測試前將試件在 － １０℃條件下保溫 ４ｈ，測試過程采用 ＵＴＭ － ３０ 搭配三點彎曲夾具，荷載作用速率為 ０． ５ｍｍ ／ ｍｉｎ。采用最大載荷、斷裂位移和斷裂能作為混合料的抗裂性能評價指標(biāo)。其中斷裂能計算見式 ３。

２． １ 橡膠瀝青性能

原橡膠瀝青（不含溫拌劑的橡膠瀝青） 及兩種溫拌瀝青的旋轉(zhuǎn)黏度、動態(tài)剪切流變試驗得到的臨界溫度見圖 １。

由圖 １ 可知，在原橡膠瀝青中添加溫拌劑后，溫拌橡膠瀝青的旋轉(zhuǎn)黏度顯著降低。相同溫度下，含Ｓａｓｏｂｉｔ 橡膠瀝青的旋轉(zhuǎn)黏度高于含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 橡膠瀝青的旋轉(zhuǎn)黏度。１３５℃ 下，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 橡膠瀝青的旋轉(zhuǎn)黏度仍略大于《 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（ＪＴＧ Ｆ４０—２００４）限定的 ３Ｐａ·ｓ，但含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 橡膠瀝青的旋轉(zhuǎn)黏度低于 ３Ｐａ·ｓ，滿足規(guī)范要求，表明含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 橡膠瀝青在 １３５℃ 時可正常施工使用。

１４５℃時，兩種溫拌橡膠瀝青的旋轉(zhuǎn)黏度均滿足規(guī)范要求。針對臨界溫度測試結(jié)果，原橡膠瀝青和含Ｒｅｄｉｓｅｔ 橡膠瀝青的臨界溫度基本一致，而含 Ｓａｓｏｂｉｔ橡膠瀝青的臨界溫度比其他兩種瀝青高約 ５℃ 。在瀝青性能方面，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 橡膠瀝青比原橡膠瀝青和含 Ｓａｓｏｂｉｔ 橡膠瀝青高約一個 ＰＧ 等級。旋轉(zhuǎn)黏度及臨界溫度綜合表明，相較于原橡膠瀝青和含 Ｒｅｄｉｓｅｔ橡膠瀝青，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 橡膠瀝青具有更好的高溫性能和抗車轍性能，但 Ｓａｓｏｂｉｔ 溫拌劑的溫拌效果不如Ｒｅｄｉｓｅｔ 溫拌劑。

２． ２ 橡膠瀝青混合料性能

２． ２． １ 肯塔堡飛散質(zhì)量損失及間接拉伸強度

肯塔堡飛散試驗質(zhì)量損失及間接拉伸強度測試結(jié)果見圖 ２。

由圖 ２ 可知，在三種測試條件下，原混合料（不含溫拌劑的橡膠瀝青混合料）均顯示出最低的質(zhì)量損失，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的質(zhì)量損失均大于原混合料和含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的質(zhì)量損失。在未處理、氧化及氧化 ＋ 浸水條件下，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的質(zhì)量損失分別比原混合料高 ２４． ６％ 、５２． １％ 和 １２． ９％ 。在未處理和氧化條件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的質(zhì)量損失比原混合料分別高 ５％ 和 １１％ ，而在氧化 ＋ 浸水條件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的質(zhì)量損失與原混合料質(zhì)量損失基本一致。飛散試驗質(zhì)量損失可間接反映瀝青混合料拌和狀態(tài)、顆粒間黏結(jié)情況及混合料耐久性，質(zhì)量損失越小，混合料顆粒之間的粘附能力越強，耐久性越好。根據(jù)三種橡膠瀝青混合料飛散質(zhì)量損失，含Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料與原混合料的拌和效果及耐久性基本相當(dāng)，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的拌和效果及耐久性低于原混合料，Ｓａｓｏｂｉｔ 溫拌劑的溫拌效果低于 Ｒｅｄｉｓｅｔ 溫拌劑。

分析圖 ２ 間接拉伸強度測試結(jié)果，針對同一類型的橡膠瀝青混合料，均為氧化條件下間接拉伸強度最高，未處理條件下次之，氧化 ＋ 浸水條件下最低。相比于未處理和氧化條件下，三種橡膠瀝青混合料的間接拉伸強度增長幅度約為 １５％ ～ ２０％ ；相比于氧化條件和氧化 ＋ 浸水條件下，原混合料、含Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料和含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的間接拉伸強度分別降低 ３０％ 、４５％ 和 ３３％ 。浸水對混合料的抗裂性能影響較大，特別是含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料，這主要受試件成型時不同混合料黏結(jié)程度及溫拌劑降溫效果影響。未處理及氧化條件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的間接拉伸強度最高，其次為含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料，原混合料最低；氧化 ＋ 浸水條件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的間接拉伸強度最高，其次為原混合料，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料最低。這表明含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的低溫抗裂性能最佳。含 Ｓａｓｏｂｉｔ 橡膠瀝青混合料的抗裂性能僅在未處理及氧化條件下優(yōu)于原混合料。

２． ２． ２ 車轍深度

不同類型橡膠瀝青混合料車轍深度測試結(jié)果如表 １ 所示。加載結(jié)束時，在未處理和氧化條件下，含Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料車轍深度均為最小，其次為原混合料，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料車轍深度最大；在氧化 ＋ 浸水條件下，原混合料與含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的車轍深度基本相當(dāng)，均小于含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的車轍深度。與未處理時相比，在氧化處理條件下，加載 １５０００ 次時，原混合料的車轍深度變化值最大，其次為含 Ｓａｓｏｂｉｔ混合料；與氧化時相比，在氧化 ＋ 浸水條件下加載１００００ 次時，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的車轍深度值變化最大，其次為含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料。氧化對原混合料影響最大，氧化 ＋ 浸水對含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的影響最大。

綜合不同測試條件下的車轍深度，三種條件下，含Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的高溫抗變形性能最佳；未處理條件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的高溫性能優(yōu)于原混合料；氧化及氧化加浸水條件下，原混合料的高溫性能優(yōu)于含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料。

２． ２． ３ 抗裂性能

由半圓彎曲試驗得到的斷裂荷載、斷裂位移和斷裂能測試結(jié)果見圖 ３。

由圖 ３ 可 知， 在 未 處 理 及 氧 化 條 件 下， 含Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的斷裂荷載最大，其次為含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料，原混合料最低；氧化 ＋ 浸水條件下，原混合料和含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的斷裂荷載基本相當(dāng)，均大于含Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料。 三種測試條件下，均為含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的斷裂位移最大，其次為原混合料，含 Ｓａｓｏｂｉｔ混合料最小。 與未處理時相比，氧化條件下，三種混合料的斷裂荷載均增加，斷裂位移均減小，三種混合料斷裂荷載和斷裂位移的變化幅度差異不明顯。 與氧化條件下相比，氧化 ＋ 浸水條件下三種橡膠瀝青混合料的斷裂荷載和斷裂位移均減小，原混合料、含Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料和含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的斷裂荷載降低幅度分別為 １８． ２％ 、４１． ４％ 和 ３６． ２％ ，對應(yīng)的斷裂位移降低幅度分別為 １５． ４％ 、２４． ０％ 和 １７． ２％ ，這表明溫拌橡膠瀝青混合料的抗水損害性能較原混合料降低，特別是含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料。

斷裂能受斷裂荷載和斷裂位移影響，是反映斷裂性能的綜合指標(biāo)。根據(jù)圖 ３ 結(jié)果，未處理及氧化條件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的斷裂能最大，含 Ｓａｓｏｂｉｔ混合料和原混合料的斷裂能基本相當(dāng)；未處理條件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的斷裂能比其他兩種橡膠瀝青的斷裂能高約 ２６％ ；氧化條件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的斷裂能比其他兩種橡膠瀝青的斷裂能高約 ３５％ 。氧化 ＋ 浸水條件下，原混合料和含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的斷裂能基本相當(dāng)，較含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的斷裂能高約４８％ 。綜上，三種橡膠瀝青混合料中，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的低溫抗裂性能最優(yōu)，其次為原混合料。

（１） Ｓａｓｏｂｉｔ 和 Ｒｅｄｉｓｅｔ 溫拌劑均可顯著降低橡膠瀝青的旋轉(zhuǎn)黏度，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 橡膠瀝青的 １３５℃ 黏度已滿足規(guī)范要求。不同條件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 橡膠瀝青混合料的飛散質(zhì)量損失與原瀝青混合料基本相當(dāng)，整體低于含 Ｓａｓｏｂｉｔ 橡膠瀝青混合料。Ｒｅｄｉｓｅｔ 溫拌劑的溫拌效果優(yōu)于 Ｓａｓｏｂｉｔ。

（２）含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 橡膠瀝青與原橡膠瀝青的臨界溫度基本相當(dāng)，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 橡膠瀝青的臨界溫度比前兩者高約 ５℃ ，高溫性能約高一個 ＰＧ 等級。在未處理和氧化條件下，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的車轍深度均為最小，其次為原混合料；在氧化 ＋ 浸水條件下，原混合料和含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的車轍深度基本相當(dāng)，均小于含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料。

（３）對于間接拉伸強度和斷裂能指標(biāo)，在未處理、氧化及氧化 ＋ 浸水三種條件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料均為最大。未處理及氧化條件下，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料與原混合料的兩項指標(biāo)基本相當(dāng)或略高于原混合料。氧化 ＋ 浸水條件下，原混合料兩項指標(biāo)性能優(yōu)于含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料。

（４）浸水對溫拌橡膠瀝青混合料的性能影響較大，特別是含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料。含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料具有更好的高溫穩(wěn)定性能，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料具有更好的低溫抗裂性能。