橡胶和 SBS改性沥青多孔混合料的性能评估

橡胶和 SBS改性沥青多孔混合料的性能评估

王鹏飞

山东建筑大学 交通工程学院 山东济南 250101

摘要

多孔沥青（PA）具有较高的排水性和噪音磨损性能，但是其在耐车辙性，疲劳寿命和湿气敏感性方面的性能不如密实级混合料那么有效。本文评估了碎胶（CR）对提高多孔沥青性能的影响。将含10％，15％和20％CR的沥青水泥制成的PA与对照和5％SBS改性的PA相比，其抗车辙性，耐排水性，防滑，湿气敏感性和渗透性。结果表明，一方面，CR和SBS降低了渗透性，另一方面，它们显着提高了抗车辙性。此外，尽管最初改善了弹性模量，防滑性和耐湿气破坏性，但添加更多的CR会对这些性能产生负面影响。

关键词：多孔沥青；渗透率；回弹性模量；湿气敏感性；抗车辙性

1引言

多孔沥青是一种热沥青混合物，通常用作特殊用途的磨损层。它是使用混合了基本聚合物改性粘合剂的开放级级骨料生产的。PA的主要特征是使用窄等级的破碎粗骨料而没有大量的细粉。这导致了足够的相互连接的空隙，从而在铺设和压实后提供了高渗透性。由于这种非结构性沥青层的设计方式是，任何渗入其中的表面都会迅速排到路肩，因此它被铺设在结构合理且不透水的路面上，并有足够的横向落差。

PA混合物的优势包括减少飞溅和喷溅以及滑水和湿滑的风险，以及在潮湿天气中改善路面标记的可见性。此外，与浓密等级的HMA相比，PA混合物可改善骑乘质量并降低噪音。据报道，更清洁的径流是PA混合物的优势。例如，巴雷特报告说，与浓密等级的HMA相比，从透水摩擦过程（PFC）获得的径流中与颗粒物质和总悬浮土壤有关的污染物浓度较低，而PA则是PA的另一个名称。或PA混合物降低了结构耐久性（抗崩解性）和功能耐久性（过早的孔隙堵塞），相对较高的建造成本，使用了有限的优质骨料，降低了结构贡献以及冬季维护问题（例如黑冰形成）。

在这项研究中，各种测试评估了浓度为10％，15％和20％的橡胶沥青的设计和性能。然后将常规的和SBS改性的PA用于比较目的。

2.材料

试验采用石灰石骨料，粒度分布在伊朗公路沥青摊铺规范的建议等级的上限和下限之内。随着胶粒含量​​的增加，渗透率降低，软化点增加。此外，在这项研究中，橡胶是通过废旧的汽车轮胎中生产的。

3.实验设备和过程

3.1橡胶粘合剂制备

在湿法工艺中，使用高速搅拌器设备来混合橡胶粘合剂。在这项研究中，在反应中向原始粘合剂中添加了浓度为10％，15％和20％的40目表4分级的橡胶。温度为180°C，反应速度为3500rmp，持续30分钟。结果表明，超过30分钟对混合粘合剂的性能没有影响。SBS也被掺入了橡胶屑。

3.2样品制作

Superpave旋转压实机（SGC）用于制作直径100mm，高度约67mm，重1000gr的圆柱形样品。粘合剂含量为4.5％，5％，5.5％和6％的样品用于确定对照，5％SBS改性，10％，15％和20％。橡胶混合物的最佳粘合剂含量为每个百分比准备三个相同的样品，并将平均值计算为不同测试的测量值。

3.3 Cantabro试验

该试验根据标准ASTMC131进行，以确定多孔沥青混合料的最佳粘合剂含量。它的程序使用洛杉矶磨损机测量压实样品的分解。在25°C下无钢球的情况下，它以30-33rpm的速度旋转300转。之后，必须丢弃从测试样品上脱落的松散材料。重量损失百分比（Cantabro损失）是PFC耐久性的指标，并与沥青粘合剂的数量和质量有关。测量并报告体重减轻的百分比。结果是通过以下方程计算的重量损失。

4.结果与讨论

4.1混合设计结果

在较低的沥青结合剂用量下，橡胶混合物的Cantabro损失重量远大于对照混合物。但是，它们以6％的高剂量接近。更多的粘结剂含量减少了不允许减少的18％的空隙率。在15％和20％的浓度下，可以计算出18％的空隙率的粘结剂含量。

几乎所有混合物类型都满足最小空洞含量的要求，但其中两种含量低于18％的限值可以忽略不计。在10％的剂量下，橡胶混合物的最佳粘合剂含量不比对照混合物高。但是，15％的粒状生胶的最佳粘合剂含量比对照品增加了0.5％。超过15％至20％的碎胶百分比将导致最佳的粘合剂含量增加。从10％增加到15％（每CR百分比增加0.1％的增加）的比率大于从15％到20％（每CR百分比最佳粘合剂含量的增加0.02％）的增加率。粘合剂PA混合物是。6项研究表明CR对PA的老化有负面影响，而SBS的影响可以忽略不计。这表明由于添加CR导致内聚力和粘合强度的长期降低。但是，所有样品均满足Cantabro磨损减重的建议要求。

4.2排水测试结果

所有混合物类型均满足0.3％的最大允许要求。橡胶通过增加其粘度来提高沥青水泥的热敏性，因此，碎橡胶的含量增加，排水量减少。

4.3渗透性测试结果

对照SBS改性和10％的碎屑橡胶混合物满足最低允许渗透系数（100m/day）的要求。落头式实验室的渗透性测试结果表明，在相同的空洞含量下，渗透性系数随胶粒用量的增加而降低。结果表明，橡胶沥青混凝土的耐水流性更高，SBS也降低了渗透率。

4.4间接拉伸强度

对照和SBS改性的多孔沥青混合料的干ITS比含碎屑的混合物大。含有10％碎屑橡胶的混合物是最不易受湿气影响的混合物类型。随着碎屑橡胶含量的增加，干/湿ITS比率降低，这表明抗湿气破坏性混合物减少。然而与对照混合物相比，橡胶化的多孔沥青混合料的添加量最高为20％，可提高水分敏感性。碎胶对湿气敏感性保持其正面作用，直到达到适当的剂量在10％至15％之间为止。含有10％至15％的粒状生胶的沥青混合料满足80％TSR的规格限制。SBS还增强了多孔混合物的耐湿气破坏性，但这种增强作用低于CR-10％和CR-15％，并且不能满足最低要求。

4.5弹性模量

使用10％至15％的碎屑橡胶可消除多孔沥青混合物的主要缺点之一。通过在10％和15％的浓度下添加橡胶屑可以显着提高弹性模量。但是，刚度突然从15％降低到20％。最初，回弹模量增加，然后减小，其最大值由10％的碎胶获得，这几乎等于SBS的5％。只要其弹性体性质降低了可恢复的变形，碎胶就会对回弹模量产生正面影响。同样，碎屑橡胶代替沥青水泥会削弱混合物的内聚力。当第二个属性接管第一个属性时，弹性模量开始下降。

5.结论

本研究的目的是研究不同浓度的碎屑橡胶对多孔沥青性能的影响，并将其与SBS改性多孔沥青进行比较。对于本研究中使用的材料，发现了PA混合物不同功能的CR效果。随着胶粉从10％向上的增加，最佳粘合剂含量增加，而5％SBS则没有使最佳粘合剂含量发生任何变化。另外，碎橡胶和SBS降低了排水和渗透性的多孔沥青潜力。

5％的SBS改善了水分敏感性，并且随着胶粒含量​​的增加，TSR会先增加，然后降低。但是，在本研究中使用的补胎橡胶范围内，它会增加多孔沥青的耐湿气破坏性.10％的粒状橡胶含量和SBS，然后分别为15％，0％和20％的橡胶含量可获得最大的弹性模量。得出结论，CR-20％对剩余模量有负面影响。

总而言之，使用10％的CR不仅可以满足PA设计程序的所有要求，而且可以有效地改善PA的性能。此外，除了水分敏感性CR-10更有效外，CR-10％的性能改善与SBS大致相同。

参考文献

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