橡胶沥青混合料配合比设计

橡胶沥青混合料配合比设计橡胶沥青混合料的址讣方法•般使用马歇尔设计方法，在设计过程中不添 加特殊的设备.1＞集料集料的选取应不含泥丄、化学品等物质0同时，清洁、坚硬’且细长颗粒 少.质量应符合公路沥青路面施工技术规范中的相关技术要求.满足《公路沥 青路面施工技术规范》规对粗集料的破碎面的要求，不采用水汽鍛感的亲水性 集料*h矿粉矿粉应采用石观岩等惜水性石料生产的矿粉°矿粉具有清沽、T煤-松散 等特点，并且不混有杂质，无结团现象，质量应満足技术规范中表4.10.1的技 术要求3、 橡胶粉经过对杭州橡胶粉生产市场的考察，以及胶粉日数对橡胶沥青性能的影响 分析’顼目组选择了杭州新萍橡胶有限公司生产的切目橡胶粉4、 基质沥青项目组在室内作了大慢试验，分别便用韩国SK70号湘东海牌70号基质沥 青进疔了橡胶沥青小样试验，由于两种棊质沥青的轻质油份（饱和炷、芳香煙） 含量不同，使得两种基质沥青的最佳橡胶粉掺量不同，在新昌项H中，根据工 程实窈需要’以东誨牌70号棊质沥青作为牛产橡胶沥青的皋质浚i青42矿料的级配设计用于橡胶沥青混合料的矿料级配最常用的是间断级配，各种粒径集料通过 率应符合表3.1所示的范围。

S 3.1橡胶沥青混停料旷料设计渥配的範岡（斷饮配〕筛孔火、；mtn） 各筛此迪过塡量门分率1%）9.583 〜874.7533 〜872.3618-220.6()8〜120.0752〜313.290 〜100橡胶沥青矿料对于级配设计具有以下儿个持点：笫一、橡胶沥青矿料级配役计必须具有断级配的特点第二、级配设讣尽暈少使用0.07511U11及以下的矿粉第二、级配设讣中断点的设计-般足设讼在2.361111)1和4.75inin<以上的级配设让原则，能使矿料间的空隙变大，保证橡胶颗粒存放，增加 橡胶沥青的用量4.3橡胶沥青混合料试件的制作与常规的马啟尔试件制作方法和设备一样，橡胶沥青的制作并没何特别Z 处，只是在温度和拌合上要求相对更高橡胶沥青混合料拌合询：将橡胶沥青加热，温度控制在185±5°C,同时将 试样加热到1859橡胶沥青混合料的拌合；先将拌合锅预热到1859左右，后将加热集料导 入拌合锅，充分混合后用铲子将中间挖成凹状，导入预先加热的橡胶沥青，将 拌合温度控制在160〜17()0橡胶沥青泯合料的击实：橡胶沥青混合料装入试模肩立即击实.击实温度 应控制在145'C〜15(rc之间。

加有添加剂的橡胶沥青混合料试件制作方法参照潦加剂使用说明4.4密度和空隙率的计算在橡胶沥青混合料试件的冇效空隙率(VTM)、矿料问隙率(VMA)和沥青饱 和度(VFA)的计算中，应用表观相对密度取代毛体积相对密度这是由于橡胶沥青的黏度较大，很难渗透到集料表面的可透孔隙中去，所以使用了表观相对密 度4.5马歇尔试验与最佳沥青用量的确定最佳沥青用量的确定与常规马歇尔试验配合比设计方法并尢原则的区别， 需要注意的有以下儿点：1、 沥青用量的马歇尔试验分成3组,油石比选择范围从6.5%至7.5%,按照0.5%的间隔分别为6.5%, 7.0%, 7.5%2、 门基质沥青较硬时，可以适、"］的减少沥青用鼠3、 按照马歇尔试验确定最佳油石比和最佳沥青用量.4、 如果通过马歇尔试验廊定最佳油石比低于7.5%,那么最佳油石比则以 马歇尔试验确定的为最佳油石比5、 如果通过马歇尔试验饰定的最佳沥青用鼠低T 6.5%或者高T 7.5%,则 混合料的设计应重做试验确定4.6橡胶沥青混合料的技术标准橡胶沥青混合料的配合比设计应符合表3.2的评价标准衣3.2橡胶沥青混介料马歇尔设计技术标准指标单位技术要求马歇尔时间山实次数，（双面）75空隙率%3〜6矿料问隙率VMA.人于等于%15.()马歇尔稳定度，人于等干kN5.0马歇尔流值，人于等于mm2—54.7橡胶沥青混合料试验设计4.7.1原材料选择新吕江拔线橡胶沥青试验路段ARAC-13集料采用玄武岩，同时添加占集料2%的矿粉以提禹混合料的抗水损害性能。

表3.3为各档料密度衣3.3集料密度试验结果材料名称农观相对密度毛体积相对密度吸水率(％ )1# ( 9.5 〜16mm )2.95()2.7961.872# (4.7,〜9.5mm)2.9672.7702.343# (0〜4.75mm)2.7512.708/矿粉2.703//橡胶沥青采用东海牌70号A级道路石油沥青和3() LI货车轮胎胶粉制备经过室内多次试验，在生产过程中橡胶粉掺量控制在18〜20%,根据E橡胶沥 青及混合料设计施I••技术指南》进行相关橡胶沥青的技术指标试验，试骑结果 见表3.4,试验方法均参照现行《公路匸程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)衣3.4橡咬沥青性能检测结來试验项目试验结果技术要求试验方法针入度(25，C, 5s, 100g)4540-80T0604软化点(・c)67.0>58T0606布氏粘度(18CTC)3.2162.()〜4.0TO625延度(cm)8>5TO6O5弹性恢复(25C. %)82>55T066218()'C的布氏粘度按50%的扭矩内插获得从试验结果来看，本次用于新吕 橡胶沥青试验路段的橡胶沥青各项性能指标优并针入度、软化点、布氏粘度 (18()°C〉、弹性恢复等指标都达到了浙江省高速公路的技术标准耍求。

4.7.2混合料级配合比设计1、级配选择橡胶沥青混合料近年在国内路而工程中已被普遍应用，而其配合比的应用 目询仍借勝国外橡胶沥青混合料配比的设计，针•对不同的项II进行了改进本 实验路段混合料的配合比设计根据新吕项I」特点，主要结合《橡胶沥青及混合 料设让施「•技术指南》的要求，采用了断级配密实骨架嵌挤式级配，采用马歇 尔击实法(双而各75次)，击实温度控制在145°C〜15()°C图3.5为新吕橡胶沥青试验路段ARAC-13混合料级配调试结果，图中红 线为ARHM-13 (W)的上下限从图中可以看出与《橡胶沥青及混合料设计施 」】技术扌和毎》ARHMJ3 (w)相比，9.5mm、4.75mm筛孑L通过率更低，()〜0.3mm 筛孔接近下限，冇利于捉高混合料的骨架性和嵌挤力，提高路而的高温性能関3.5 ARAC-13混合料级配调试结果:・・(£)硏e・口划消1-貨2、最佳沥青用量确定本研究采用的集料毛体积相对密度2.8心右，按照规范要求，并根抹以往 经验，初始油石比采用6.5%,山于橡胶沥青的高温粘度很高，采取双面75次 制作马歇尔试件，测定最大理论相对密度、毛体积密度、空隙率VV.矿料间 隙率VMA,沥青饱和度VFA和VCA等休积指标，测试马歇尔稳定度、流值 做为参考指标，具体结果见表3.6。

然后，根据设计H标空隙率4.0%来确定最 佳油石比，确定ARAC-13的最佳油石比为7.0%»农3.6 ARAC-13设计配介比马碗尔试验给果级配类型汕石比(%)稳定度(kN)流值(mm)VV(%)VMA(% )VFA(%)毛休 积相对密度最大理 论相对 密度ARAC-136.513.543.966.618.664.42.3952.5657.014.504.124.11&375.62.4272.5307.513.474234.517.073.72.4072.520设计要求/>5.02〜53〜6>15.070 〜85//3、混合■料试验结果根据项I」所在区域的气候条什，以及历史施匸经验，制定了混合料设计标 准及设计结果,考虎到「•程实际悄况.油石比釆用6.9%,如表3/7、3$所示 从试验结果来看，ARAC-13沥青混合料各项体积指标、水稳定性能、高温性能 均满足要求衣3.7星佳油石比、密度及空隙率混合料汕石比毛体积相空陳舉最大理论VMA饱和度稳定度流值类型(% )对密度(% )相对密度(%)(% )(kN)(in in)ARAC-136.92.4714.32.58216.373.613.824.03哎计要农-—-—3〜6-—>15.070 〜85>5.02〜5农3.8最住油石比下的各性能指标检验泯合料类型残留稳定度so（% ）冻肚勢裂试验的 残留强度比（％）动稳定皮 （次/mm）渗水系数（ml1 min）ARAC-1392.090.0300360设计要求>85>80/<120根据试验数据，残留稳定度，冻融劈裂试验、动稳定度等折标己经达到高 速公路的标准要求。

4.7.3混合料性能测试为了验证橡胶沥青混合料，按照上述配合比设计下的高温性能、疲劳性能 和力学性能.分别对ARACJ3和SBS改性沥青混合料ACJ3C进行J对比实 验其屮，SBS改件沥青屮的SBS含量为5%°4.7.3.1高温性能对比试验混合料的高温性能测试采用简单性能试验机SPT （也称：沥青混合料性能 试验机〉测定试验初始应力设计为41.9kPa,围压为138kPa,实验过程中保 持稳定应力水平为0.7MPa,试验溫度为为400 按照每问隔0.9秒加载半正 弦压荷载脉冲，每秒加载0.1秒，下表3.9为试验结果简单性能试验机SPT技术参数说明：加载能力：15 kN,精度:Q2N非线性;彳「程：XO mm・粘度：.0127mm：试样表面变形：±lmm,精度：U.003mm非线性:试件尺'J ： 100 mm直径x 15（） mm高：温度控制范围：0〜60°C；围压:0—200 kPa,精度:lkPtu衣3.9混介料局温It能实验结果混合料类型Fn次数£p@FE%£p@ 500(1/%hSBS改性沥青AC-I3C35345.00344.70Q450.2515ARAC-B1X697.40868.75603415从试验结果来看，SBS改性沥靑AC-13C的蠕变次数要高于ARAC-13,从 该性能看并没有表现出明显的优势.这主要是因为两者的结构类型不同， ARAC-13为断级配，粗集料间隙率VCA相对较大，沥青用量更臥 国内外的 研究表明.相同条件下.粉胶用帚越囱.高温稳定性越好。

4.7.3.2疲劳性能对比试验対比疲劳试验采用气动何服诺J •汉NU-14沥青材料试验仪，全过程由电脑 自动控制，试验温度控制住15C,应变加载;澈应变为3(X)1"试验结果见下表 3.10所示<*< 3.10不同沥青混合料疲劳试验给保混合料类塑微应变初始刚原结東刚哎累计作用次累计耗散能(陆)• MPa)(MPa)数(MPa)SBS改性沥青3005546.02860.56429534.928AC-13CARAC-133004524.62596.611453X64.029从疲劳性能实验结果来看，ARAO13混合料疲劳性能高于SBS改性沥青 AC-13C混合料，说明ARAC-13混合料抗彼芳性能具有明显优势4.7.3.3力学性能对比试验1、动态模量试验采用简单试验机测定动态模量，测量不同温度和荷载作用频率下沥青混合 料的动态模鼠、相位角等指标.试件采用旋转压实仪成型.按照AASHTO TP-62的要求进行取芯.取芯件 大小为 150innixl()0nini动态模最试验一般采用应力拎'制和应变拎制两种方式，本实验采用应力拎制，并加载正弦荷载的方式试验分別在10°C、15'C、25°C、40°C、55°C下进行。

每个温度下分别按照25Hz、20Hz、l（）Hz、5Hz、1Hz、O5Hz、O.IHz加载止弦荷载本实验的结果见卜表 3・11、3.12农3.11不同条件下混合料的力学性能（无围压）温度（ec）頻率(Hz)ARAC-13SBS改性沥青AC-13C模虽e・和位角<1>E*/SIN模筮E*村位角<1>E*/SINE*/SIN

ifrj 在小频率、低温下混合料表现出来的力学性能号大频率、高温度下的力学性能 相同通过实验得出的混合料动态1-1弹模量的役:化.不仅反映「混合料对加载 频率的变化緻感度，也反映出了混介料随看温度变化的敏感性而混合料受温 度的影响越大，则说明混合料的稳定性越差通过试验数据的分忻，我们发现ARAC-13相比SBS改性沥青AC-13C在 温度敏感性方面表现并无明显的差界°b、相位角分析相位角反映出了材料的粘性和弹性，相位幷越人，材料粘性越丿、，弹性越 小混合物在低温条件下的相位和大小反映了材料的抗弯能力和抗车做能力， 相位角越小，则能力越强表3」1、3.12中动态回弹模量试验中的相位角结果表明了，温度低于40°C 时•混合料的相位角随温度上升而变大.随加载频率减小而增大.SBS改性沥 青混合料的相位角要小于橡胶沥青的相位角说明了 SBS改性沥青混合料在温度 低于40C时的抗变形能力更弱而在高温下情况则恰恰相反，混合料的相位角 随温度上升而变大，随记载频率减小血变小出现这种悄况的原因是因为在低 温时混介料变形较小，更容易受沥青胶结料的影响，而在高温下混介料变形较 大，更容易受到混合料骨架的影响，相位角会减小。