橡胶沥青排水性混合料设计与性能

橡胶沥青排水性混合料设计与性能 

橡胶沥青排水路面兼具良好的路用性能和节能特性，此类路面在尚处于发展阶段，其配合比设计方法和要求需要进一步完善。针对橡胶沥青排水路面材料配合比设计和路用性能的难点，开展橡胶沥青排水路面材料设计及室内试验验证研究。设计得到的5.8％油石比的排水橡胶沥青混合料具有良好的水稳定性、高温稳定性、排水性。该路面材料具有良好的路用性能，可应用于中等以下交通的城市道路，降低道路交通噪声，居民的生活质量。

随着经济的高速发展，城市道路交通噪音已成为城市噪声污染的主要来源之一，影响了人们的学习、工作效率与睡眠质量，人们希望城市路面更加的安静、舒适。已有的研究指出，道路交通噪音主要源于轮胎和路面的相互作用，因此开展低噪音路面材料的研究符合当前城市建设的新要求。OGFC（开级配排水抗滑磨耗层）是一种具有良好排水效果的路面材料，同时其大空隙率的特点可以降低车辆行驶时的噪音。将橡胶沥青应用于OGFC混合料不仅可以利用橡胶沥青良好的黏弹特性以进一步降噪的效果，同时又有助于消纳废旧汽车轮胎实现环境保护的目标。

该文将橡胶沥青应用于OGFC沥青混合料，采用室内马歇尔方法成型试件进行配合比设计，并开展浸水马歇尔、渗水等一系列室内试验验证其路用性能。

橡胶沥青指的是采用的生产工艺将橡胶粉掺入到沥青当中，形成一种以橡胶粉为改性剂的改性沥青。橡胶沥青具有良好的集料颗粒裹覆能力，并且由于橡胶自身特有的弹性，可增加沥青混合料表面的阻尼性能，达到减小车辆行驶过程中轮胎与路面泵气噪音和阻尼噪声的双重效果。

该文制备橡胶改性沥青的原料为：普通70＃沥青及40目橡胶粉。制备工艺为湿法工艺，使橡胶粉与基质沥青发生反应，直接沥青性能。加工工艺：①将基质沥青放入160℃烘箱中，烘至流体状态；②按质量称取外掺15％的40目橡胶粉；③将基质沥青放入搅拌器内，边搅拌边倒入橡胶粉；④将搅拌好的沥青放入185℃的烘箱，发生溶胀反应。表1为基质沥青与橡胶沥青、高黏沥青技指标。

已有的研究成果表明，宜选用较为粗的级配来设计OGFC混合料，这是基于骨架结构稳定的思想对级配进行优化。使用CAVF法进行级配设计，并结合广东地区的优化级配范围，选取3个级配进行试验，优化级配范围及试验级配见表2。相比于现行的OGFC规范级配范围，该级配范围降低了4.75ｍｍ的通过率，沥青混合料的空隙率，减小了细集料对骨架的干涉，更容易形成骨架，抗车辙能力。因为施工现场的热料仓内10～15ｍｍ这一档石料中，筛孔13.2ｍｍ的通过率一般都在85％以上，所以不建议按照中值80％来试选级配。

通过成型马歇尔试件得出级配1空隙率约为18％，级配2为20％，级配3为23％，都满足空隙率大于18％的要求。OGFC路面通常选用性能较好的改性沥青，由于该研究采用的是普通70＃沥青为基质沥青进行改性，考虑到路面动稳定度、抗水损害及抗剥落性能，在满足OGFC设计要求的前提下宜选用较小的空隙率，所以选取级配1为级配。为提升花岗岩与橡胶沥青的黏附性，掺入0.4％的卡洛胺来提升黏附性。

马歇尔试验

以油石比5.8％成型马歇尔试件。该试件表面有较好的凹凸构造，能增大路面抗滑能力。由于OGFC路面多用性能较好的改性沥青，该文选用高黏沥青作对比试验，试验数据见表3。

在油石比为5.8％时，该混合料的稳定度平均值为4.22ｋＮ，满足规范的要求（大于3.5ｋＮ），且空隙率大于18％，可以承载中等及以下交通。高黏沥青混合料稳定度高于橡胶沥青混合料。

水稳定性检验

水损害是排水沥青路面损坏的重要原因之一，由于大空隙沥青路面在使用过程中与水的接触面积较大，空隙中的水在行车轮胎的挤压下产生动水压力，水更容易侵入路面内部，减弱沥青的黏附性，从而发生掉粒松散等病害。该试验是评定混合料抗水损害的能力，试验结果见表4。浸水马歇尔试验稳定度平均为3.58ｋＮ，为标准马歇尔稳定度（4.22ｋＮ）的85％。

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