AR—AC13橡胶沥青混合料配合比设计方法研究

储兵　卫东　戴嘉

摘 要：橡胶沥青混凝土具有优异的减少反射裂缝，增加雨天抗滑性能和减少路面噪音性能，还可解决废旧轮胎的回收处理问题。文章在借鉴国内外研究成果的基础上，针对橡胶沥青混合料原材料技术性能、目标配合比设计、生产配合比设计及混合料路用性能开展试验研究。

关键词：橡胶沥青混合料；目标配合比设计；生产配合比设计

早在19世纪40年代天然橡胶就已被用于沥青中，但由于当时的经济水平、胶粉改性沥青价格和难闻的气味问题，导致其使用并不广泛。20世纪60年代中期，亚利桑那州的一位工程师发明了将热沥青与废旧轮胎橡胶粉混合的工艺（即“湿法”），采用该工艺制备的改性沥青后续的性能评估也令人满意，橡胶沥青的使用才重新兴起。橡胶沥青混凝土具有优异的减少反射裂缝，增加雨天抗滑性能和减少路面噪音性能，还可解决废旧轮胎的回收处理问题。因此，橡胶沥青及混合料在美国约40个州和世界超过25个国家得到了广泛应用[1-7]。文章在借鉴国内外研究成果的基础上，开展AR-AC13橡胶沥青在惠河高速公路沥青路面改造工程中的目标配合比与生产配合比设计方法研究。

1 AR-AC13橡胶沥青混合料目标配合比设计

1.1 原材料试验

依据设计要求进行了各种集料的密度试验（试验结果见表1）、沥青相对密度试验（沥青相对密度为1.058）、各种矿料和水泥的筛分结果（试验结果见表2）。

1.2 AR-AC13沥青混合料级配

1.2.1 初选级配

依据规范设计要求，初选粗（级配1）、中（级配2）、细（级配3）三个级配，选择油石比，制作马歇尔试件，得出试件体积指标，根据体积指标初选一组满足或接近设计要求的级配作为设计级配。表3为三个级配的矿料比例明细表，表4是三种矿料的合成级配明细表，图1为三种级配曲线图。

1.2.2 试验级配评价

选择油石比8.4%作为试级配用油石比、双面击实75次成型马歇尔试件。

基于表6试验结果，文章根据经验选择级配2为设计级配。

1.3 AR-AC13沥青混合料最佳油石比的确定

按设计矿料比例配料，采用五种油石比进行马歇尔稳定度试验，试验结果见表7。

稳定度、流值、密度、空隙率、饱和度、VMA与油石比的关系如图2所示。

根据图2中，7.0%、7.5%、8.0%、8.5%和9.0%五个油石比的试件体积性质，通过图表插值法（见图2）得到空隙率5.5%时对应的油石比为8.44%，根据经验取最佳油石比为8.4%。

1.4 AR-AC13沥青混合料路用性能试验

1.4.1 水稳定性检验

进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来检验设计混合料的水稳定性。结果见表7、表8。

1.4.2 高温稳定性试验

进行车辙试验检验混合料的高温稳定性，结果分别见表9所示。

1.4.3 低温抗裂性检验

试验条件：温度-10℃，速率50mm/min，试验结果如表10所示。

上述试验结果符合规范要求，表明文章设计的AR-AC13型橡胶沥青混合料的抗水损害性能、高温稳定性能及低温抗裂性能满足要求，目标配合比设计结果可用于生产配合比调试。

2 AR-AC13橡胶沥青混合料目标配合比设计

2.1 进场材料合成级配

生产配合比设计所用砂石材料筛分结果如表11所示。

根据料场各冷料的筛分结果按目标配合比的矿料比例及级配要求，实配矿料为10～15 mm碎石：5～10mm碎石：0～5mm石屑：水泥=54：24：20. 2.0，合成级配曲线见图3。

2.2 生产配合比调试

根据文章设计目标配合比确定的最佳油石比进行了生产配合比的调试。采用无锡华通LB2000型间歇式沥青拌和机进行试拌，试拌前对拌和机的各计量系统用砝码进行校正，并验证了测量系统，确认各部件运转正常，计量准确。按照目标配合比的矿料比例，以100T/h的生产量调整各冷料仓下料的电机转速，使下料比例均衡并接近目标配合比的矿料比例，冷料加热并经二次筛分后分别进入四个热料仓（拌和机振动筛网尺寸分别为18mm、11mm、6mm、3mm四层筛网），再分别从各热仓取样筛分，试验结果见表12。

根据各热料仓的筛分结果，结合AR-AC13橡胶沥青混合料级配要求，并根据监理工程和有关专家的意见，确定热料仓矿料比例为1#热料仓：2#热料仓：3#热料仓：4#热料仓：水泥=16.5：8：30：43：2.5。

2.3 沥青混合料性能检验

2.3.1 马歇尔试验

按照确定的最佳油石比，并按最佳油石比±0.3%（即油石比8.1%、8.4%、8.7%）分别进行室内试拌及做马歇尔试验，以验证最佳油石比，矿料密度为热料仓取样试验毛体积相对密度，沥青混合料性能试验结果见附表13。

2.3.2 拌和楼试拌验证

采用无锡华通LB2000型间歇式沥青拌和机，按照8.4%的油石比进行试拌，以验证拌和楼的稳定性，每锅拌和时间40s（干拌5s，湿拌35s）。沥青加热温度170℃，矿料加热温度200℃，取样进行马歇尔、抽提、水稳定性、车辙等性能指标试验，试验结果见附表14。

2.3.3 水稳定性检验

按油石比8.4%制件，浸水48小时测定残留稳定度，混合料试验结果符合《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2006≥80%要求。

2.3.4 高温稳定性检验

采用最佳沥青用量（油石比）8.4%制备车辙试件，按JTJ052-2000 T0719-2000规程进行了AR-AC13橡胶沥青混合料车辙试验，试验结果DS=4200次/mm，满足改性沥青混合料配合比设计检验指标中车辙试验动稳定度不小于3000次/mm的要求。

上述试验结果表明所设计AR-AC13橡胶沥青混合料生产配合比能满足设计要求，即采用：1#热料仓（0～3mm）：2#热料仓（3～6mm）：3#热料仓（6～11mm）：4#热料仓（11～18mm）：水泥=16.5：8：30：43：2.5，其最佳油石比采用8.4%。

3 结语

文章在借鉴国内外研究成果的基础上，开展AR-AC13橡胶沥青在惠河高速公路沥青路面改造工程中的目标配合比与生产配合比设计方法研究，得到以下结论：

（1）文章设计的AR-AC13沥青混合料的水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性检验结果均符合规范要求，表明文章所设计的AR-AC13型橡胶沥青混合料的抗水损害性能、高温稳定性能及低温抗裂性能满足要求，室内目标配合比设计所得结果可用于生产配合比的调试。

（2）文章设计的AR-AC13橡胶沥青混合料生产配合比能满足设计要求，即采用：1#热料仓（0～3mm）：2#热料仓（3～6mm）：3#热料仓（6～11mm）：4#热料仓（11～18mm）：水泥=16.5：8：30：43：2.5，其最佳油石比采用8.4%.

参考文献

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