橡胶热再生混合料低温性能与细观特征研究

关键词：沥青路面；再生沥青混合料；冻融循环；橡胶沥青；CT 扫描

湖南大学学报自然科学版2014年

第11期汪海年等：橡胶热再生混合料低温性能与细观特征研究

沥青混合料自身材料特性及其内部细观结构特征对其宏观力学行为起着关键作用，同时对沥青混合料的低温抗裂性能也有着非常重要的影响5.纵观现行的众多沥青混合料低温性能评价方法，仍多限于表象法的室内试验，同时沥青混合料内部结构特征与其宏观力学性能之间的关系也较少涉及，且缺乏沥青混合料材料性能的细观特征描述，从而导致了统计指标诸如沥青用量、空隙率等相同而各试件力学性能有较大差异的情况6.

1原材料的技术性能

1.1RAP料

本研究所采用的RAP料来自于陕西某高速公路试验段的铣刨旧料，其中铣刨深度为4 cm左右，且尽量保证所取旧料为路面的上面层7.采用离心抽提法得到的旧沥青技术性质如表1所示.

1.3橡胶沥青

由此可知，胶粉的加入使基质沥青的高低温性能和弹性恢复性能都有了不同程度的改善8.

2低温性能研究

2.1试验方法

2.2不同胶粉掺量的橡胶热再生沥青混合料冻融

前后对比

2.3不同胶粉细度的橡胶热再生沥青混合料冻融

前后对比

本文选取胶粉细度分别为20目，40目和80目的橡胶热再生沥青混合料来研究不同胶粉细度的橡胶热再生沥青混合料冻融前后的低温性能.其中，RAP掺量为25%，胶粉掺量为9.2%.同样，本试验增加了一组RAP掺量为25%的基质沥青热再生沥青混合料以作对比.结果如图2所示，横坐标胶粉细度为0则代表RAP掺量为25%的基质沥青热再生混合料.由图2可知，掺40目胶粉的橡胶沥青冻融后的低温性能下降幅度最大，为18.7%；而掺80目胶粉的橡胶沥青冻融后的低温性能下降幅度最小，为10.4%；相对于基质沥青热再生混合料来说，掺80目胶粉的橡胶热再生沥青混合料具有更好的抗低温性能.

胶粉细度目

2.4不同RAP掺量的橡胶热再生沥青混合料冻融

前后对比

本文选取RAP掺量分别为25%，35%和50%的橡胶热再生沥青混合料来研究不同RAP掺量的橡胶热再生沥青混合料冻融前后的低温性能.其中，胶粉细度为80目，胶粉掺量为9.2%.此外，本试验以同样RAP掺量的基质沥青热再生混合料和橡胶热再生沥青混合料作对比试验.结果如图3和图4所示.

在图3中，横坐标RAP掺量为0%代表的是无RAP料的采用新集料基质沥青混合料.由图3可知，随着RAP掺量的增大，基质沥青热再生混合料冻融后的抗低温性能下降幅度逐渐增大.在图4中，横坐标RAP掺量为0%代表的是无RAP料的采用新集料橡胶沥青混合料.由图4可知，当RAP掺量为35%时，橡胶热再生沥青混合料冻融后的抗低温性能下降比率最大.

为了作一个定量的对比，将不同RAP掺量的基质沥青热再生混合料和橡胶热再生沥青混合料冻融后的抗低温性能下降比率进行汇总，如图5所示.

由图5可知，橡胶沥青热再生混合料相对基质沥青热再生沥青混合料有更优越的抗低温性能.尤其考虑到路面经受低温影响时往往伴随着冻融的现象，橡胶沥青热再生混合料经冻融后的低温性能下降较小，且相对基质沥青热再生混合料来说具有更好的耐久性及抗低温性能11.

RAP掺量%

3细观特征研究

基于工业CT无损扫描技术，对冻融前后的试件分别进行扫描，并以闭口空隙为控制指标来定量描述冻融前后试件的细观结构特征，从而更好地表征橡胶热再生沥青混合料的低温性能12.

3.1实验条件

根据以上的低温弯曲试验结果，确定最佳RAP掺量为25%，胶粉细度80目，胶粉掺量为9.2%，并在室内成型标准马歇尔试件，相关材料技术指标同上.采用YXLON Compact225型工业CT对成型后的标准马歇尔试件进行扫描，其中：扫描电压为200 kV，扫描电流为0.6 mA，投影数为1 080，积分时间为700 ms，扫描时间为16 min.

3.2结果分析

4结论

参考文献

2郭朝阳.废胎胶粉橡胶沥青应用技术研究D.重庆：重庆交通大学土木建筑学院，2008：40-60.

GUO Chaoyang. Study on the application technology of ground tire asphalt rubberD.Chongqing： Civil and Architecture School， Chongqing Jiaotong University，2008：40-60. In Chinese 3WIDYATMOKO. Mechanisticempirical mixture design for hot mix asphalt pavement recyclingJ.Construction and Building Materials，2009，222：77-87.

8马晓燕.橡胶沥青及橡胶沥青混合料性能影响因素研究D.西安：长安大学材料科学与工程学院，2012： 50-58.

MA Xiaoyan. Study on the influence factors of crumb rubber asphalt and its asphalt mixtureD.Xi′an： School of Materials Science and Engineering， Chang’an University，2012：50-58. In Chinese

9司伟，马T，汪海年，等. 沥青混合料在冻融循环作用下的弯拉特性J.吉林大学学报：工学版，2013，434：885-890.

SI Wei， MA Biao， WANG Hainian， et al. Flexural tensile characteristics of asphalt mixture under freezethaw cycllesJ.Journal of Jilin University： Engineering and Technology Edition， 2013，434：885-890. In Chinese

MA Xiang， NI Fujian， CHEN Rongsheng， et al. Evaluation index of temperature susceptibility for asphaltJ. Journal of Traffic and Transportation Engineering，20081： 31-35. In Chinese

WANG Yuanyuan， DONG Qiang， LI Changzhou.Resear ch on properties of waste plasticcrumb rubber composite modified asphalt and its mixtureJ.Journal of Chongqing Jiaotong University： Natural Science， 2012，315：979-981. In Chinese

WU Wenliang， WANG Duanyi， ZHANG Xiaoning， et al. Air voids distribution of asphalt mixtures based on ind ustrial computerized tomographyJ. Journal of Zhongnan University： Natural Science Edition， 2012，436， 77-87.In Chinese