粒化物对橡胶沥青混合料疲劳性能的影响

摘要：对掺加粒化物后橡胶沥青混合料的路用性能进行了分析，从混合料掺加粒化物前后的路用性能比较进行了论述，提出了增强路面使用寿命的方法，分别进行了橡胶沥青混合料高温稳定性和疲劳性能两方面研究，并达到了增强路面使用性能的效果，解决了长期以来路面早期严重损坏的问题。

关键词：粒化物；橡胶沥青；高温稳定性；疲劳性能

中图分类号：TQ336文献标识码： A 文章编号：

近年来，我国公路普遍存在着车辆严重超载或超限象，而且日趋严峻，对我国公路造成了很大影响，致使路面早期损坏严重，路面的使用寿命大大缩短，路用性能衰减迅速。为提高沥青混合料的高温性能和疲劳性能，本文采用SMA级配，橡胶沥青、粒化物为原材料，选用小梁弯拉疲劳试验作为混合料疲劳性能评价方法。通过对疲劳性能试验结果的研究分析，探讨粒化物添加剂对橡胶沥青混合料疲劳性能的影响。

1、疲劳开裂机理及疲劳性能评价方法

沥青路面在使用期间经受车辆荷载的反复作用，长期处于应力或应变重复变化状态，致使路面结构强度逐渐下降。当荷载重复作用超过一定次数以后，在荷载作用下路面内产生的应力就会超过强度下降后的结构抗力，使路面出现裂纹，产生疲劳断裂破坏。

疲劳所致裂缝包括两种:一种主要是由于面层底部长期处于应力或应变重复循环变化，最后拉应力或拉应变在层底产生了裂缝，并进一步反射到路表，此种裂缝即为传统意义的从下到上裂缝;另一种是从上到下的裂缝破坏形式，因路面抗剪切能力不足或是路表面材料发生老化而造成路面表面应力的集中，产生了由上到下的裂缝，此种裂缝一般多为纵向裂缝。

沥青路面疲劳特性的研究方法可以分为三类。一类为现象学法，即传统的疲劳理论方法，它采用疲劳曲线表征材料的疲劳性质;另一类为力学近似法，即应用断裂力学原理分析疲劳裂缝扩展规律以确定材料疲劳寿命的一种方法;还有一类为基于损伤力学的疲劳性能分析法，即从材料损伤的角度出发，以材料的累积损伤评价疲劳性能。现象学法和力学近似法都是研究材料的裂缝以及裂缝的扩展，但各自侧重点不同。本文试验方法采用的是中点加载小梁弯曲试验。

2、橡胶沥青混合料配合比设计

参考《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）中推荐的SMA-13型混合料中值的确定矿料级配，选择6.2%、6.5%、6.8%3个油石比对以上级配进行马歇尔试验。采用山东邹平胶粉+SK-90#沥青制备的橡胶沥青,粒化物掺量为混合料的3‰进行马歇尔试验，测定并计算各体积指标，结果见表1。

表1 马歇尔试验体积指标

按确定的级配及最佳油石比6.5%和6.8%分别进行混合料车辙试验，并进一步评价其高温稳定性。车辙试验动稳定度结果为：未掺加粒化物混合料动稳定度为4914.03次/mm，掺加粒化物混合料动稳定为6805.4次/mm。从结果可看出掺加粒化物可很大程度提高橡胶沥青混合料的高温稳定性，这主要是掺加粒化物后改变了混合料内部结构，并且粒化物与橡胶沥青在高温拌合下溶解，改变了沥青胶体对矿料的粘附性，从而提高沥青胶体对混合料高温稳定性的影响。

3、小梁弯拉疲劳试验

为能更好地研究橡胶沥青路面的疲劳性能，以上述各自最佳油石比为基数，0.3%的等级水平变化油石比(6.5%和6.8%)拌合混合料检测器疲劳性能。

表2疲劳试验结果

从表2中可以看出极限弯拉强度从大到小的顺序是：SK-90#+胶粉+粒化物（6.8%）> SK-90#+胶粉(6.8%)> SK-90#+胶粉+粒化物（6.5%）>SK-90#+胶粉(6.5%)。可以看出：增加油石比，橡胶沥青极限弯拉强度提高；掺加粒化物，橡胶沥青混合料极限弯拉强度提高。说明油石比和掺加粒化物对橡胶沥青混合料的疲劳性能有至关重要的影响，在控制最佳油石比的前提下可适当提高油石比而提高混合料的疲劳性能，同样适当掺加粒化物粒化物亦可提高混合料的疲劳性能。

结论：

（1）掺加粒化物能有效地提高橡胶沥青混合料的高温性能和疲劳性能，且通过变化油石比和区分掺加粒化物与否，能更好地评价其疲劳性能。

（2）采用小梁弯拉疲劳试验评价不同油石比和掺加粒化物的疲劳性能可知：掺加粒化物后橡胶沥青混合料的疲劳性能较掺加前优；增加油石比，橡胶沥青混合料疲劳性能增强。因此经济条件允许时，对橡胶沥青混合料可适当掺加粒化物以提高其高温稳定性和疲劳性能，提高重载交通路面使用寿命。

参考文献：

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