直投式干法橡胶沥青混合料工艺与SBS改性沥青的对比研究

蒋永春 中交四航局第七工程有限公司

1.引言

橡胶沥青将废旧轮胎制成粉末应用到沥青混合料中，既能够使得废旧轮胎得到再利用，也能够大大提升沥青路面的路用性能。橡胶沥青作为一种路用材料，具有较强的高温稳定性、抗水损能力、柔韧抗裂性、耐老化和疲劳等特性。为研究橡胶沥青在南沙的适用性，以及研究橡胶沥青与改性沥青的性能比较，特于横沥项目市政道路工程中开展了相关的试验研究。

“直投式干法橡胶沥青混合料工艺”是指将连接剂与普通胶粉经过特殊的熟化工艺在工厂中预先混合，得到一种可以直接投放到集料中并在喷入热沥青后再搅拌及运输过程中发生反应的熟化聚合胶粉。

2.试验段概况

试验段位于“广州南沙新区明珠湾区起步区二期（横沥岛尖）中轴涌以南长沙涌以东市政道路工程—IFF永久会址进场道路”中33、35、37 号进场道路进行了表面层沥青混合料试验段施工。其中，35号进场道路采用了TRHMA-D-13GC型直投式干法橡胶沥青混合料技术，长483m，宽8m，面层厚4cm；33、37号进场道路采用了AC-13C型SBS改性沥青混合料技术，总长900m，宽8m，面层厚4cm。

3.试验段混合料检测

为直观对比两种改性沥青混合料的路用性能效果，试验段当天在施工现场按规范要求的方法选取了两种沥青混合料进行路用性能试验，另外，对两种类型沥青路面的试验段进行了现场检测。

检测项目包括混合料马歇尔指标、混合料燃烧后集料筛分、水稳定性、高温稳定性等室内检测，包括沥青厚度及压实度检测，渗水试验，路面摩擦系数检测、平整度、路面弯沉检测等现场试验。

3.1 马歇尔指标

表1可看出，干法橡胶沥青混合料与SBS改性沥青混合料在空隙率以及流值方面的要求稍有区别，但都能满足设计要求，相比而言，试验段当天的混合料检测数据表明，干法橡胶沥青混合料拥有较高稳定度的同时还能有相对较低的流值，说明干法橡胶沥青混合料的抗变形能力更好。整体而言，二者体积指标、物理以及力学指标较为接近。干法橡胶沥青混合料油石比更低，且采用的是70#沥青+高聚熟化橡胶粉的组合形式，达到性能要求的同时还具有较高的经济优势。

表1 沥青混合料马歇尔指标

3.2 水稳定性

由于送检批次不同，两种改性沥青的配合比报告采用了不同种试验来验证沥青混合料的水稳定性。对于干法橡胶沥青混合料和SBS改性沥青混合料分别采用了劈裂强度比和残留稳定度两个指标来判断水稳定性。

表2可以看出，干法橡胶沥青混合料的劈裂强度比还要高于SBS改性沥青混合料的残留稳定度，足以说明干法橡胶沥青混合料具有更好的水稳定性。

表2 沥青混合料浸水马歇尔试验结果（生产配合比报告数据）

3.3 高温稳定性

由表3数据可以看出，干法橡胶沥青混合料和SBS改性沥青混合料的动稳定度均能满足设计要求的2800 次/ mm，但是干法橡胶沥青混合料的动稳定度达到了7925次/mm，远远高于SBS改性沥青混合料以及设计的要求，且总变形量远远低于SBS的。高温稳定性应当是广州当地沥青混合料的最需要考虑的路用性能指标。干法橡胶沥青由于使用了高聚熟化橡胶粉，短时间内胶粉与沥青便可充分“溶胀”，大大提升了沥青的高温性能，因此可以直观的反映在沥青混合料的动稳定度上。另外，由于此次干法橡胶沥青采用了TRHMA-D-13GC型级配，相较于传统的AC-13C类，其矿料之间的骨架结构更好，粗骨料嵌挤性能更明显，这一点从芯样表面也可以看出，这也为高温性能做出了较大的贡献。

表3 沥青混合料车辙试验结果（生产配合比报告数据）

4.试验段现场检测

4.1 钻芯法测定的沥青路面路面现场厚度及压实度检测

表4厚度检测结果表明，基本满足设计要求；两种沥青混合料试验段的碾压方案相同，温度控制基本相近，从压实度结果来看，干法橡胶沥青混合料试验段的压实效果略好于SBS改性沥青混合料，均能较好地满足设计要求。说明试验段所采用的温度控制范围和碾压方案较为成功，可用于指导后期施工。相比较而言，干法橡胶沥青混合料压实效果更符合预期。

表4 路面现场厚度检测

4.2 渗水系数

由表5可以看出，两种类型的沥青混合料密水效果都非常好，远远低于设计要求的最高限制，都能够很好的起到封水作用，能够适应多雨的广州地区。

表5 部分渗水试验结果

4.3 路面摩擦系数检测

由表6可以看出，两种类型路面摩擦系数均能够满足设计要求，相比而言，干法橡 胶沥青路面的摩擦系数高于SBS改性沥青路面。由于干法橡胶沥青混合料中含有部分起填料作用的橡胶粉，加上高聚熟化橡胶粉对沥青的改性作用使其粘度增大，因此路面对于汽车轮胎的摩擦力更大，对于行车安全性来说更加有利。

表6 路面摩擦系数检测结果

4.4 平整度

平整度检测结果如表7所示。

表7 平整度试验结果

三段试验段平整度均能较好的满足技术要求，相比而言35号路优于37号路优于33号路。

4.5 路面弯沉检测

干法橡胶沥青试验段共检测44 个弯沉点，平均弯沉值18.884（0.01 mm），代表弯沉值21.86（0.01mm），无特异点，满足设计小于50.1（0.01mm）的要求。

SBS改性沥青试验段33 号路共检测34 个弯沉点，平均弯沉值26.909（0.01 mm），代表弯沉值35.47（0.01mm），无特异点，满足设计小于50.1（0.01mm）的要求；37号路共检测58个弯沉点，平均弯沉值22.667（0.01mm），代表弯沉26.46（0.01mm），无特异点，满足设计小于50.1（0.01mm）的要求。

可以看出，三条路的弯沉检测均能够满足设计要求，相比较而言，干法橡胶沥青路面试验段的弯沉值优于SBS改性沥青段。

5.结语

结合试验段现场检测以及生产配合比报告中的混合料路用性能数据，可以看出，此次试验段中采用的干法橡胶沥青混合料和SBS沥青混合料均能满足设计对于路面性能的要求。

两者相比而言，干法橡胶沥青混合料在压实度（体现施工和易性以及路面后期质量）、摩擦系数（体现行车安全性）、弯沉（体现路面结构稳定性）方面比SBS更好一些，在渗水系数（体现路面密水性）、平整度方面两者均能很好的满足设计和施工要求。干法橡胶沥青混合料在高温稳定性（体现高温下抵抗外力引起的变形的能力）、水稳定性（体现抵抗水损害能力）明显优于SBS改性沥青混合料。

在经济成本和社会效益方面，干法橡胶沥青混合料用油量低于SBS改性沥青混合料，且采用了70#沥青+12%高聚熟化橡胶粉的形式，成本较SBS改性沥青更低。既节省了施工成本，又消耗了大量的废旧轮胎，缓解了轮胎大量堆积造成的“黑色污染”，具有很好的经济效益和社会效益。