许帅军，周志远，马申麟
（中交路桥华北工程有限公司，北京 101100）
摘 要：在国内外公路和城市道路中，高等级公路路面的主要结构类型为沥青混凝土。但沥青混凝土作为一种弹—塑性粘滞的材料在季节性冻土地区高级路面随着交通量、重载、渠化交通等情况的发生，裂缝、剥落、车辙等路面破坏现象已经直接影响了车辆的正常运行。废旧橡胶改性沥青的出现极大地改善了高等级路面使用的沥青性能，提高了沥青混凝土路面的使用年限及使用质量。
关键词：季节性；冻土地区；橡胶改性沥青
沥青混凝土路面的纵横向裂缝及路面网状破碎是我国北方季节性冻土地区的主要破坏形式，表现为在冬期时节沥青混合料中的集料破碎。该种路面问题不仅破坏了路面的整体性，而且经过雨水的侵蚀，沥青路面的基层含水量加大，路基、路面承载力下降，进一步恶化路面质量问题。在纵横向裂缝的出现，破坏了沥青混凝土路面的整体性，经过不同车辆的碾压，沥青路面会产生网状破碎，进而造成路面坑洼、波浪等质量问题，对道路的耐久性及来往车辆造成不良影响。文章从改善沥青混合料的低温性能，从路面材料、路面结构方面研究，以保证沥青路面在低温条件下的使用质量[1]。
文章主要研究的橡胶改性沥青品种有30目70#、30目90#、40目90#及SBS复合40目90#，同时与普通SBS改性沥青、江苏宝利橡胶沥青、辽宁盘锦橡胶沥青及河北伦特橡胶沥青进行对比研究。根据JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》及《橡胶沥青及混合料设计施工技术指南》。针对以上几种沥青，分别进行了大量的单质试验，具体结果见下：①橡胶改性沥青的三大指标均满足改性沥青的指标要求，总体表现出的性能优劣性次序是：SBS+40目90#＞40目90#＞30目90#＞30目70#；②沥青经RTFOT后，橡胶改性沥青各项试验指标满足规范要求，各沥青的25℃针入度规律是30目90#优于30目70#优于SBS+40目90#优于40目90#；③橡胶改性沥青经布什旋转黏度试验后，各种改性后的沥青黏度表现出来的规律是SBS+40目90#＞ 40目90#＞30目90#＞30目70#。各种改性后的沥青拌合温度及压实温度表现出来的规律是SBS+40目90#＞ 40目90#＞30目90#＞30目70#；④胶粉越细改性后的沥青性能指标越好；加入SBS后形成的复合型橡胶改性沥青的性能优于单加胶粉的改性沥青；⑤江苏宝利橡胶沥青具有良好的高温性能，SBS+40目90#橡胶改性沥青的软化点最高，高温稳定性最好，SBS+40目90#橡胶改性沥青的175℃布什黏度最大，沥青最粘稠，满足改性沥青的技术标准；⑥同比SBS改性沥青，SBS+40目90#橡胶改性沥青具有更高的软化点和弹性恢复，经橡胶改性后沥青具有更高的耐高温能力及抗老化能力。同比辽宁盘锦辽河油田橡胶沥青等，SBS+40目90#橡胶改性沥青单质指标表明，SBS+40目90#橡胶改性沥青的耐高温、低温及抗老化性能更好。
在季节性冻土地区，低温抗裂性对于沥青混凝土路面来说十分重要，也是目前季节性冻土地区路面的重点研究方向之一，在世界上有着多种研究沥青混凝土低温抗裂性的试验方法。例如，直接拉伸试验、蠕变试验、切口小梁试件的弯曲试验、应力松驰试验等[1]。在目前国内的橡胶粉改性沥青路面试验段中，橡胶粉改性沥青表现出了相对于常规沥青混凝土而言较好的的低温抗裂性。
研究人员采用切口小梁试件的弯曲试验方法，以测得的破坏应变、破坏强度来评价混合料的低温抗裂性能。在-10℃、-15℃、-20℃下进行试验，试验结果如表1、图1、图2所示。
结合AC-20、SMA-13的低温弯曲试验结果可以得出：①对于同一种橡胶改性沥青，在同种结构不同的级配曲线条件下，混合料空隙率越小、试件越密实，低温弯曲破坏弯拉应变越大；②对于同一条级配曲线，沥青种类不同，低温性能表现也不尽相同，总体的趋势是SBS+40目90#＞40目90#＞30目90#＞30目70#；③同一种沥青、同一条级配曲线，在不同温度下，随着温度的降低，试件破坏的最大弯拉应变变小，但橡胶改性沥青变小的比例不大，且混合料的级配越密实，温度对混合料的低温性能影响越小；④纵观各种橡胶改性沥青混合料的低温弯曲试验结果，SMA类结构的最大弯拉应变值大于AC类的沥青混合料，低温-20℃的最大弯拉应变值比低温-10℃时的值降低程度均小于20%，橡胶改性沥青具有极强的抗低温能力；④以上试验数据表明，橡胶改性沥青比普通SBS改性沥青具有更好的低温性能，低温弯曲破坏的最大弯拉应变值均在4000με以上。
综合吉林嘉瑞橡胶改性沥青，江苏宝利橡胶沥青、辽宁盘锦橡胶沥青及河北伦特橡胶沥青等四个厂家生产的橡胶沥青，分析沥青混合料的高低温及水稳定性能指标，考虑路面施工与试验室之间的差异，总结出橡胶改性沥青混合料的路用性能参数指标如表2所示。
通过沥青混合料的各种试验验证了各橡胶改性沥青混合料的路用性能，各项试验结果表明：级配中粗集料的通过率越大，混合料耐高温稳定性越好；混合料越密实，低温弯曲破坏弯拉应变越大，橡胶改性沥青混合料低温弯曲破坏的最大弯拉应变值均在4000με以上；冻融劈裂残留强度比值普遍小于马歇尔残留稳定度，冻融对混合料的水稳定性影响更大；胶粉越细改性效果越好；SBS+40目90#橡胶改性沥青混合料的综合性能最好，40目90#橡胶改性沥青混合料次之，且均优于普通SBS改性沥青混合料。
表1 40目+90#橡胶改性沥青混合料低温弯曲试验结果
配合比名称 曲线编号 试验温度℃ 破坏抗弯拉强度（MPa）破坏弯曲劲度模量（MPa）低温弯曲破坏应变（με）AC-20－10 BCE 10.1 9.8 9.6 2002 1808 1870 5045 5421 5134 SMA-13 A B －10 10.2 10.1 1916 1718 5324 5179
图1 AC-20不同温度下的弯曲应变
表2 橡胶改性沥青混合料路用性能技术指标
图2 SMA-13不同温度下的弯曲应变
指标 单位 SMA-13 AC-20 试验方法浸水马歇尔试验残留稳定度，不小于 % 85 85 T0709冻融劈裂试验的残留强度比，不小于 % 80 80 T0729动稳定度，不小于 次/mm 4000 3500 T0719低温弯曲试验破坏应变（-10℃），不小于 με 3800 3500 T0715
经过对橡胶改性沥青混合料的性能研究，证明了橡胶改性沥青具有如下优点：粘度高；优良的弹性恢复性能；抗老化、抗氧化性能改善；良好的高、低温性能；橡胶沥青混合料具有更高的抗疲劳强度和抵抗反射裂缝的能力；橡胶沥青可作为良好的下封层材料。
橡胶改性沥青混合料既有优越的路用性能，又具有巨大的经济效益，相应的橡胶改性沥青也能在一定程度上解决废旧轮胎堆积占地和焚烧导致“黑色”环境污染问题，有着巨大的环保效益与社会效益，是未来沥青路面的发展方向之一。建议废旧橡胶粉在东北季冻地区公路建设中推广应用，能够提高路面的使用性能，延长路面使用寿命，为季冻区提供更好的交通条件和环境条件。
参考文献：
[1]赵福伢.公路沥青混凝土路面施工技术及质量控制探讨[J].工程技术研究,2016,(7):249.
[2]吴锦超.路桥工程中沥青路面施工质量控制探讨[J].工程技术研究,2016,(8):131+145.
[3]梁琦,蔺梦菲,屈扬.沥青混凝土路面病害的防治[J].南方农机,2015,46(11):82-83.
[4]孙晨.沥青路面以及水泥混凝土路面的再生利用技术探讨[J].南方农机,2017,48(14):79.
[5]吴少龙.沥青摊铺碾压技术在路面施工中的分析[J].住宅与房地产,2016,(12):149+153.
中图分类号：U416.217
文献标志码：A
文章编号：2096-2789（2017）09-0148-02
作者简介：许帅军（1992-），男，本科，助理工程师，研究方向：路桥工程施工。
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