关键词：道路工程；温拌剂；橡胶沥青；高低温性能

０ 引言

1、试验原材料与方案

基质沥青为普通市售 ＡＨ － ７０ 型，橡胶粉由大货车废旧轮胎经脱硫加工制得，细度 ６０ 目。温拌剂采用 Ｓａｓｏｂｉｔ 和 Ｒｅｄｉｓｅｔ。Ｓａｓｏｂｉｔ 为有机降黏类温拌剂，外观为白色颗粒，熔点 １２０℃ ，Ｓａｓｏｂｉｔ 用量为基质沥青重量的 ２％［７］。Ｒｅｄｉｓｅｔ 为表面活性剂温拌剂，外观为黄褐色液体，Ｒｅｄｉｓｅｔ 掺量为基质沥青质量的 ０． ５％［８］。

湿法添加温拌剂，先制备温拌橡胶沥青，再制备温拌橡胶沥青混合料。温拌橡胶沥青制作方法为：将基质沥青加热到 １５５ ～ １６５℃ ，以基质沥青质量为基准，加入 ２０％ 的橡胶粉，使用高速剪切搅拌仪，先以 ８００ ～ １０００ｒ／ ｍｉｎ 的速率低速搅拌 ５ｍｉｎ，然后以２５００ ～ ３０００ｒ／ ｍｉｎ 的速率高速剪切搅拌 ５ｍｉｎ，然后将加 入 胶 粉 的 沥 青 在 １５５ ～ １６５℃ 烘 箱 中 静 置１０ｍｉｎ，以此为一个搅拌周期。重复两个周期，并在第二个周期开始搅拌时加入设定剂量的温拌剂，得到温拌橡胶沥青。

温拌橡胶沥青混合料制备温度为沥青加热至１３５ ～ １４０℃ ，集料加热至 １６５ ～ １７５℃ ，拌锅加热至１５５℃ 。控制混合料拌和完成温度在 １４０ ～ １５０℃ 。同时设置未添加温拌剂的普通橡胶沥青混合料作为对照，制备温度为集料加热至 １９０ ～ ２００℃ ，沥青加热至 １６０ ～ １６５℃ ，拌锅加热至 １８０℃ ，控制混合料拌和完成温度在 １７０ ～ １８０℃ 。两种温拌橡胶沥青混合料和普通沥青混合料级配均为 ＷＲＡＣ － １３ 型，温拌橡胶沥青混合料油石比均为 ５． ８％［９］。混合料拌制完成后，分别按照不同的试验方法成型待测试件。

１． ２ 试验方法

试验包括沥青试验和混合料试验。为分析不同类型混合料的抗氧化及抗水损害性能，对混合料不同测试试件增设氧化和浸水预处理。

１． ２． １ 沥青混合料试件预处理

将拌制好的混合料均匀分散摊开在托盘中，放入烘箱中保温老化 ４ｈ，期间打开烘箱鼓风，并每隔１ｈ 用铲混合后再分散，烘箱温度与不同混合料拌和出料的温度一致［１０］。然后将老化后的混合料成型为不同类型的待测试件。对于需要进一步浸水处理的试件，冷却至室温后放置在 ６０℃ 的恒温水浴中浸水 ４８ｈ，取出，冷却至室温后待测。

１． ２． ２ 改性沥青性能试验

黏度测试参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（ＪＴＧ Ｅ２０ － ２０１１）中 Ｔ ０６２５，测试不同橡胶沥青的旋转黏度。参照 ＡＳＴＭ ７６４３，采用动态剪切流变试验确定不同橡胶沥青的临界温度，评价不同橡胶沥青的高温性能。试验过程采用 ２５ｍｍ 平行板，间隙１ｍｍ。应变水平１２％ ，试验频率１０ｒａｄ ／ ｓ。以１ ｋＰａ为阈值，根据式 １ 计算不同橡胶沥青的临界温度。

式 １ 中，Ｔｃ 为临界温度；Ｔ１ 为两个测试温度中的较低值；Ｔ２ 为两个测试温度中的较高值，温度的单位均为℃ ；Ｐ１ 为 Ｔ１ 温度时的车辙因子，单位为ｋＰａ；Ｐ２ 为 Ｔ２ 温度时的车辙因子，单位为 ｋＰａ，Ｐｓ 为满足要求的车辙因子，单位为 ｋＰａ。

１． ２． ３ 改性沥青混合料性能试验

肯塔堡飞散试验参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（ＪＴＧ Ｅ２０ － ２０１１）中 Ｔ ０７３３，将不同类型的试件分别放在洛杉矶磨耗机中，不加钢球，以３０ ～ ３３ｒ／ ｍｉｎ 的速率旋转 ３００ 次，计算旋转后的飞散质量损失。

间接拉伸试验参照 ＡＡＳＨＴＯ Ｔ２８３，测试前将待测试件在 － １０℃条件下保温 ４ｈ，测试过程加载速率为 ５０ｍｍ ／ ｍｉｎ，根据式 ２ 计算间接拉伸强度。

式 ２ 中，Ｓｔ 为间接拉伸强度，单位为 ＭＰａ；Ｐｍａｘ为最大荷载，单位为 Ｎ；ｔ 为试件厚度，单位为 ｍｍ；Ｄ为试件直径，单位为 ｍｍ。

汉堡车辙试验参照 ＡＡＳＨＴＯ Ｔ３２４，利用旋转压实成型直径 １５０ｍｍ、高 ６３ｍｍ 的待测试样，测试前将试件在 ６０℃水浴中浸泡 ３０ｍｉｎ，测试过程中，试件始终浸泡在 ６０℃ 恒温水中。试验终止条件为荷载作用 ２００００ 次或车辙深度达到 １２． ５ｍｍ。测试过程分别在荷载作用 ５０００、１００００、１５０００ 和 ２００００ 次时记录车辙深度。

半圆弯曲试验试件制作方法为：利用旋转压实方法成型 φ１５０ｍｍ × １７５ｍｍ 圆柱形试件，再将圆柱形试样切割为多个 ３０ｍｍ 厚的圆片，每个圆片沿中间对切为两个半圆片。在半圆片直径边上预切宽度２ｍｍ、深度 ２０ｍｍ 的裂缝。测试前将试件在 － １０℃条件下保温 ４ｈ，测试过程采用 ＵＴＭ － ３０ 搭配三点弯曲夹具，荷载作用速率为 ０． ５ｍｍ ／ ｍｉｎ。采用最大载荷、断裂位移和断裂能作为混合料的抗裂性能评价指标。其中断裂能计算见式 ３。

２． １ 橡胶沥青性能

原橡胶沥青（不含温拌剂的橡胶沥青） 及两种温拌沥青的旋转黏度、动态剪切流变试验得到的临界温度见图 １。

由图 １ 可知，在原橡胶沥青中添加温拌剂后，温拌橡胶沥青的旋转黏度显著降低。相同温度下，含Ｓａｓｏｂｉｔ 橡胶沥青的旋转黏度高于含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 橡胶沥青的旋转黏度。１３５℃ 下，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 橡胶沥青的旋转黏度仍略大于《 公路沥青路面施工技术规范》（ＪＴＧ Ｆ４０—２００４）限定的 ３Ｐａ·ｓ，但含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 橡胶沥青的旋转黏度低于 ３Ｐａ·ｓ，满足规范要求，表明含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 橡胶沥青在 １３５℃ 时可正常施工使用。

１４５℃时，两种温拌橡胶沥青的旋转黏度均满足规范要求。针对临界温度测试结果，原橡胶沥青和含Ｒｅｄｉｓｅｔ 橡胶沥青的临界温度基本一致，而含 Ｓａｓｏｂｉｔ橡胶沥青的临界温度比其他两种沥青高约 ５℃ 。在沥青性能方面，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 橡胶沥青比原橡胶沥青和含 Ｓａｓｏｂｉｔ 橡胶沥青高约一个 ＰＧ 等级。旋转黏度及临界温度综合表明，相较于原橡胶沥青和含 Ｒｅｄｉｓｅｔ橡胶沥青，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 橡胶沥青具有更好的高温性能和抗车辙性能，但 Ｓａｓｏｂｉｔ 温拌剂的温拌效果不如Ｒｅｄｉｓｅｔ 温拌剂。

２． ２ 橡胶沥青混合料性能

２． ２． １ 肯塔堡飞散质量损失及间接拉伸强度

肯塔堡飞散试验质量损失及间接拉伸强度测试结果见图 ２。

由图 ２ 可知，在三种测试条件下，原混合料（不含温拌剂的橡胶沥青混合料）均显示出最低的质量损失，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的质量损失均大于原混合料和含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的质量损失。在未处理、氧化及氧化 ＋ 浸水条件下，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的质量损失分别比原混合料高 ２４． ６％ 、５２． １％ 和 １２． ９％ 。在未处理和氧化条件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的质量损失比原混合料分别高 ５％ 和 １１％ ，而在氧化 ＋ 浸水条件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的质量损失与原混合料质量损失基本一致。飞散试验质量损失可间接反映沥青混合料拌和状态、颗粒间黏结情况及混合料耐久性，质量损失越小，混合料颗粒之间的粘附能力越强，耐久性越好。根据三种橡胶沥青混合料飞散质量损失，含Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料与原混合料的拌和效果及耐久性基本相当，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的拌和效果及耐久性低于原混合料，Ｓａｓｏｂｉｔ 温拌剂的温拌效果低于 Ｒｅｄｉｓｅｔ 温拌剂。

分析图 ２ 间接拉伸强度测试结果，针对同一类型的橡胶沥青混合料，均为氧化条件下间接拉伸强度最高，未处理条件下次之，氧化 ＋ 浸水条件下最低。相比于未处理和氧化条件下，三种橡胶沥青混合料的间接拉伸强度增长幅度约为 １５％ ～ ２０％ ；相比于氧化条件和氧化 ＋ 浸水条件下，原混合料、含Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料和含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的间接拉伸强度分别降低 ３０％ 、４５％ 和 ３３％ 。浸水对混合料的抗裂性能影响较大，特别是含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料，这主要受试件成型时不同混合料黏结程度及温拌剂降温效果影响。未处理及氧化条件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的间接拉伸强度最高，其次为含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料，原混合料最低；氧化 ＋ 浸水条件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的间接拉伸强度最高，其次为原混合料，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料最低。这表明含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的低温抗裂性能最佳。含 Ｓａｓｏｂｉｔ 橡胶沥青混合料的抗裂性能仅在未处理及氧化条件下优于原混合料。

２． ２． ２ 车辙深度

不同类型橡胶沥青混合料车辙深度测试结果如表 １ 所示。加载结束时，在未处理和氧化条件下，含Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料车辙深度均为最小，其次为原混合料，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料车辙深度最大；在氧化 ＋ 浸水条件下，原混合料与含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的车辙深度基本相当，均小于含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的车辙深度。与未处理时相比，在氧化处理条件下，加载 １５０００ 次时，原混合料的车辙深度变化值最大，其次为含 Ｓａｓｏｂｉｔ混合料；与氧化时相比，在氧化 ＋ 浸水条件下加载１００００ 次时，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的车辙深度值变化最大，其次为含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料。氧化对原混合料影响最大，氧化 ＋ 浸水对含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的影响最大。

综合不同测试条件下的车辙深度，三种条件下，含Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的高温抗变形性能最佳；未处理条件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的高温性能优于原混合料；氧化及氧化加浸水条件下，原混合料的高温性能优于含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料。

２． ２． ３ 抗裂性能

由半圆弯曲试验得到的断裂荷载、断裂位移和断裂能测试结果见图 ３。

由图 ３ 可 知， 在 未 处 理 及 氧 化 条 件 下， 含Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的断裂荷载最大，其次为含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料，原混合料最低；氧化 ＋ 浸水条件下，原混合料和含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的断裂荷载基本相当，均大于含Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料。 三种测试条件下，均为含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的断裂位移最大，其次为原混合料，含 Ｓａｓｏｂｉｔ混合料最小。 与未处理时相比，氧化条件下，三种混合料的断裂荷载均增加，断裂位移均减小，三种混合料断裂荷载和断裂位移的变化幅度差异不明显。 与氧化条件下相比，氧化 ＋ 浸水条件下三种橡胶沥青混合料的断裂荷载和断裂位移均减小，原混合料、含Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料和含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的断裂荷载降低幅度分别为 １８． ２％ 、４１． ４％ 和 ３６． ２％ ，对应的断裂位移降低幅度分别为 １５． ４％ 、２４． ０％ 和 １７． ２％ ，这表明温拌橡胶沥青混合料的抗水损害性能较原混合料降低，特别是含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料。

断裂能受断裂荷载和断裂位移影响，是反映断裂性能的综合指标。根据图 ３ 结果，未处理及氧化条件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的断裂能最大，含 Ｓａｓｏｂｉｔ混合料和原混合料的断裂能基本相当；未处理条件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的断裂能比其他两种橡胶沥青的断裂能高约 ２６％ ；氧化条件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的断裂能比其他两种橡胶沥青的断裂能高约 ３５％ 。氧化 ＋ 浸水条件下，原混合料和含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的断裂能基本相当，较含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的断裂能高约４８％ 。综上，三种橡胶沥青混合料中，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料的低温抗裂性能最优，其次为原混合料。

（１） Ｓａｓｏｂｉｔ 和 Ｒｅｄｉｓｅｔ 温拌剂均可显著降低橡胶沥青的旋转黏度，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 橡胶沥青的 １３５℃ 黏度已满足规范要求。不同条件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 橡胶沥青混合料的飞散质量损失与原沥青混合料基本相当，整体低于含 Ｓａｓｏｂｉｔ 橡胶沥青混合料。Ｒｅｄｉｓｅｔ 温拌剂的温拌效果优于 Ｓａｓｏｂｉｔ。

（２）含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 橡胶沥青与原橡胶沥青的临界温度基本相当，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 橡胶沥青的临界温度比前两者高约 ５℃ ，高温性能约高一个 ＰＧ 等级。在未处理和氧化条件下，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的车辙深度均为最小，其次为原混合料；在氧化 ＋ 浸水条件下，原混合料和含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料的车辙深度基本相当，均小于含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料。

（３）对于间接拉伸强度和断裂能指标，在未处理、氧化及氧化 ＋ 浸水三种条件下，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料均为最大。未处理及氧化条件下，含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料与原混合料的两项指标基本相当或略高于原混合料。氧化 ＋ 浸水条件下，原混合料两项指标性能优于含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料。

（４）浸水对温拌橡胶沥青混合料的性能影响较大，特别是含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料。含 Ｓａｓｏｂｉｔ 混合料具有更好的高温稳定性能，含 Ｒｅｄｉｓｅｔ 混合料具有更好的低温抗裂性能。