废旧橡胶粉应用于微表处路用性能研究

摘要：本文通过添加不同掺量废旧橡胶粉颗粒进行微表处室内试验的设计，同时对微表处混合料的各项路用性能进行试验研究，通过试验发现废旧橡胶粉的添加可以明显影响微表处混合料的路用性能，适量废旧橡胶粉的添加可以明显的改善了微表处混合料的性能，使微表处混合料的性能更加优异。

关键词：微表处；废旧橡胶粉：室内试验；性能指标；湿轮磨耗

中图分类号：U452.2+7文献标识码：A

The Road performance Study of Waste Rubber Powder used in Micro-Surfacing

翟鹏飞

(Changzhi Branch of Shanxi Provincial Research Highway Bureau，Shanxi，changzhi 046000，China)

Abstract：In this paper, the design of micro surfacing laboratory test by adding different amount of waste rubber powder. At the same time, the micro surfacing mixture performance index were studied .The experiment showed that the addition of waste rubber powder can significantly affect the micro-surfacing mixture road performance. A moderate amount of waste rubber powder addition can significantly improve the performance of the micro-surfacing mixture, make the micro-surfacing mixture performance more excellent.

Key word: Micro-Surfacing；Waste Rubber Powder；Laboratory Test ；Performance index； Wet-sheel wear test

0 前言

微表处(Micro-Surfacing)按照国际稀浆封层协会微表处技术指南(ISSA A143)的定义，它是由聚合物改性乳化沥青、集料、填料、水和外加剂按合理配合比拌和并均匀摊铺到已适当处理过的路面上的薄层[1]；作为沥青混凝土路面预防性养护的一种重要技术手段，微表处以其良好的路用性能、简单快捷的施工工艺、优良的性价比得到国内外的一致认同和广泛应用。

目前国内外研究人员通过掺入不同改性剂对微表处混合料性能影响的试验和研究，使得其路用性能有了很大程度的改善和提高。其中废旧橡胶粉在微表处中的应用多以填料于法添加，适应微表处方便快捷的工艺特点。有研究认为，普通微表处封层耐用性和粘结性较差，掺加一定的废旧轮胎胶粉可改进这些缺点，在一定程度上改善沥青路面的高温和低温性能，显著提高路面的耐磨和抗滑性能，降低微表处的行车噪声。

1、试验安排及原材料

1.1 试验原材料

本次试验采用MS-3型微表处混合料设计，试验所采用集料为玄武岩矿料，沥青胶结料采用SBR改性乳化沥青，填料为石灰岩矿粉，外加剂采用水泥。其中试验选用的玄武岩集料(集料中含少量粒径大于9．5 mm的颗粒，在进行筛分和其他稀浆试验时，已经将其筛除)，其基本技术指标见表2； SBR改性乳化沥青，其试验方法按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 （JTG E20-2011）所规定方法[2]进行,其基本技术指标见表1。

表1 乳化沥青基本技术指标

检测指标 试验结果

破乳速度 慢裂

粒子电荷 阳离子

蒸发残留物 蒸发残留物含量，% 65

针入度（25℃） 78

延度（5℃），cm 23

软化点（5℃）R&B 55.5

表2 集料的基本物理指标

试验项目 试验结果 技术要求

压碎值 13.4 ≤26

磨耗值 11.7 ≤28

磨光值 44 ≥42

坚固值 0.3 ≤12

针片状含量 0 ≤15

1.2 试验工艺

本次废旧橡胶粉微表处试验采用干法拌和工艺进行，其具体过程如下：首先将已经计量好的废旧橡胶粉和聚合物纤维直接投放到预先设定的、干燥的级配集料中，按设定比例充分拌和均匀，这其中如果发现拌和过程中废旧橡胶粉和聚合物纤维出现未分散、结团等现象，这时可适当延长干拌时间，以使其充分分散均匀。然后再依次加入预定比例的填料、水及改性乳化沥青，继续拌和至混合均匀。

水是构成稀浆混合料的重要组成部分，水用量的大小是决定稀浆稠度和密实度的主要因素，因此慎重控制加水量对于保证微表处混合料质量至关重要。微表处混合料铺设后的成型时间可以通过调整用水量控制，在微表处混合料试验过程中，要注意用水量的控制，在拌和、摊铺过程中，稀浆混合料必须均匀、不离析、不破乳，保证混合料处于良好的流动状态。

2.1试验级配组成

本次混合料试验采用MS-3型微表处混合料设计，为有效的进行废旧橡胶粉的添加对微表处混合料的影响研究，因此本次试验中三种改性乳化沥青微表处混合料均采用同一种级配，其合成矿料的级配通过率见表3。

表3 微表处混合料的合成级配

级配组成，% 5-8mm 3-5mm 0-3mm 矿粉

12（%） 27（%） 57（%） 4（%）

合成级配 筛孔，mm 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075

通过率，% 100.0 86.8 53.2 40.0 28.2 19.7 15.7 9.6

MS-3上限 通过率，% 100.0 70.0 45.0 28.0 19.0 12.0 7.0 5.0

MS-3下限 通过率，% 100.0 90.0 70.0 50.0 34.0 25.0 18.0 15.0

级配中值 通过率，% 100.0 80 57.5 39.0 26.5 18.5 12.5 10

由于废旧橡胶颗粒表面疏松多孔、比表面积SA较大，为了保证改性乳化沥青与集料的裹附面积及厚度，使微表处混合料能够具有优良的改善效果，因此在试验中我们适当提高了改性乳化沥青用量，三种改性乳化沥青混合料的合成配方见表4 。

表4 矿料合成级配表

废旧橡胶废掺量（%） 合成矿料 水泥 乳化沥青 水

0 100 1 9 6

2 100 1 11 7

4 100 1 13 7

在本次微表处混合料试验时，按照《微表处和稀浆封层技术指南》(交通部公路科学研究院)所规定的方法进行试验[3]，采用拌和试验来评价稀浆混合料的可拌和时间和成浆状况；采用黏聚力试验评价微表处混合料的初凝时间及开放交通的时间；采用湿轮磨耗试验来评价微表处混合料的配伍性和抗水损害能力；采用轮辙变形试验评价稀浆混合料的抵抗高温变形能力，由负荷车轮粘附砂量来判断沥青用量的状态，混合料试验具体结果见表5。

表5 微表处混合料试验结果

单位 0 2 4 技术要求

拌合时间 s 178 168 158 ≥120

粘聚力(30min) N・m 1.4 1.6 1.3 ≥1.2

粘聚力(60min) N・m 2.0 2.2 2.0 ≥2.0

负荷车轮粘附砂量 g/m2 304 204 334 ≤450

轮辙变形率 % 3.2 2.9 3.5 ≤5

湿轮磨耗损失（浸水1h） % 408 376 394 ≤540

湿轮磨耗损失（浸水6d） % 756 703 715 ≤800

在本次进行的粘结力试验中，由于室温低于25℃，30min及60min粘结力试验试件的成型状态为初级成型，在室温下延长放置2h后可达完全成型状态。鉴于此在温度低于25℃时，利用该原料生产的微表处混合料的开放交通时间要适当延长，以避免影响使用效果。

2.3 试验数据分析

由表5可以看出，废旧橡胶粉的添加明显的影响了微表处混合料的各项路用性能指标，并且不同掺量的废旧橡胶粉掺量对微表处混合料的各项性能指标影响是不同的，从总的试验结果来看2%废旧橡胶粉的掺加的总体效果要优于4%废旧橡胶粉的性能。

图1 不同废旧橡胶粉掺量轮辙变形率变化图 图2不同橡胶粉掺量下负荷车轮粘附砂量变化图

废旧橡胶粉的添加降低了微表处混合料的拌合时间，这是由于废旧橡胶粉颗粒的添加增大了混合料比表面积SA的原因；从粘聚力试验来看，2%废旧橡胶粉的添加增大了30min、60min粘聚力，但当废旧橡胶粉含量添加到4%时，其粘聚力与普通微表处混合料具有相当的水平，甚至30min粘聚力略有下降；从负荷车轮粘附砂量及轮辙变形率来看，2%废旧橡胶粉的添加降低了负荷车轮粘附砂量和轮辙变形率，但当橡胶粉含量添加到4%时这两项指标的性能都有所下降，这表明废旧橡胶废的添加可以改善微表处混合料的路用性能，但是其掺量的掺加要注意控制，保证在2%左右。与普通微表处混合料相比，2%废旧橡胶粉的添加明显的改善了微表处混合料的性能，提高了粘聚力、降低了负荷车轮粘附砂量、轮辙变形率及湿轮磨耗损失，使微表处混合料的性能更加优异。

3 结论

(1)废旧橡胶粉的添加可以明显改善微表处混合料的路用性能。2%废旧橡胶粉的添加明显的改善了微表处混合料的性能，提高了粘聚力、降低了负荷车轮粘附砂量、轮辙变形率及湿轮磨耗损失，使微表处混合料的性能更加优异。

(2)由于废旧橡胶颗粒比表面积SA较大，因此为了保证改性乳化沥青与集料的裹附面积及厚度，使微表处混合料能够具有优良的改善效果在试验中我们适当提高了改性乳化沥青用量。

(3)由于废旧橡胶粉的添加对微表处混合料的施工工艺及设备并无特殊要求，同时又可以提高微表处混合料的路用性能，同时废旧橡胶粉主要以废旧轮胎为原料，这样可以节约了大量的社会建设与维护资金，因此具有良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] Recommended Performance Guidelines for Mic Micro-SurfacingA143(revised)[S]. International Slurry Sur―facing Association(1SSA)。2005．

[2] JTG E20-2011，公路工程沥青及混合料试验规程[S]，北京：人民交通出版社，2000

[3] 微表处和稀浆封层技术指南(交通部公路科学研究院)[M]．北京：人民交通出版社，2006．

作者简介：翟鹏飞 男 （1980，6―）山西襄垣人工程师 2005年5月毕业于长安大学土木工程专业本科 地址:山西长治市紫金东街64号长治公路分局试验室

联系人：山西省交通科研院杨彩芸 13513629054投到2015年上半年出来