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SBS改性沥青与橡胶改性沥青作中面层质料的比较与选择

宣布日期：

2024-11-15

摘要

要害词：门路工程 | 大修 | 中面层 | 路用性能

为了制止在门路大修中因中面层质料选择不当而导致的路面病害，通过接纳中面层常用的SBS改性沥青、橡胶改性沥青AC-20型混淆料，测试其体积指标及路用性能指标，综合评价其路用性能优劣，推荐合适的门路大修中面层质料。中面层作为面层结构中承上启下的一层，需要足够的高温稳定性以对抗趁魅辙，良好的低温抗裂及抗疲劳性能以避免裂缝爆发。研究结果标明，当原路段趁魅辙及开裂等病害严重时，应优先使用橡胶改性沥青混淆料；当路段有较多水损害时，可考虑使用SBS改性沥青混淆料。

质料选择是影响沥青混凝土路面中面层性能的zui重要因素，为制止因质料选择不当导致路面病害，本文选择中面层常用的SBS改性沥青、橡胶改性沥青AC-20型混淆料。SBS改性沥青是以基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等要领使SBS均匀地疏散于沥青中，同时加入一定比例的专属稳定剂后形成的SBS共混质料，它利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理[1-6]；橡胶改性沥青是先将废旧轮胎加工成为橡胶颗粒，再按一定的粗细级配比例进行组合，同时添加多种高聚合物改性剂，并在高温条件下(180℃以上)充分拌杂，与基质沥青充分熔胀反应后形成的改性沥青胶结质料。2种质料相较于基质沥青均具有高温稳定性、低温柔韧性、抗老化性、抗疲劳性、抗水损坏性等优势，在主干路面层中应用广泛[7-10]。

路况视察及现场取芯发明，沥青混凝土路面的主要病害仍集中于趁魅辙及裂缝，并且中面层芯样普遍有开裂现象。本文针对该现象，并且针对海内外学者的研究zui终选择SBS改性沥青及橡胶改性沥青AC-20沥青混淆料[11-14]，测试其体积指标，并通过趁魅辙试验、低温小梁试验、冻融劈裂试验、四点弯曲试验划分测试其高温性能、低温性能、水温性能、疲劳性能，综合评价其路用性能优劣，为门路大修及养护工程推荐合适的中面层质料。

原质料

SBS改性沥青

本文使用的SBS改性沥青的技术指标见表1。

SBS改性沥青与橡胶改性沥青作中面层质料的比较与选择

橡胶改性沥青

本文使用的橡胶改性沥青的技术指标见表2。

SBS改性沥青与橡胶改性沥青作中面层质料的比较与选择

矿粉

本文使用集料全部为石灰岩，矿粉由石灰岩磨制而成，技术指标见表3。

SBS改性沥青与橡胶改性沥青作中面层质料的比较与选择

集料

本文接纳石灰岩矿料进行试验，并且凭据规范要求对矿料的性能指标进行检测，集料的技术指标见表4。

级配

本次试验接纳的级配为中面层常用的AC-20型，调解通过率和中值以满足规范要求，并参考实际生产常用级配。级配曲线如图1所示。

SBS改性沥青与橡胶改性沥青作中面层质料的比较与选择

体积指标及路用性能测试

结合工程实际经验，本次试验选取油石比为6.0%，检测该油石比下SBS改性沥青、橡胶沥青AC-20型混淆料的各项体积指标，并测试其高温性能、低温性能、水温性能及疲劳性能。

马歇尔体积指标测试

对油石比为6.0%的2种沥青混淆料的体积指标进行检验，相关试验结果见表5、6。

SBS改性沥青与橡胶改性沥青作中面层质料的比较与选择

SBS改性沥青与橡胶改性沥青作中面层质料的比较与选择

路用性能指标测试

对油石比为6.0%的2种沥青混淆料的各项路用性能指标进行检验，相关试验结果见表7、8。

由体积指标及路用性能测试结果可看出，在该级配及油石比下，2种沥青混淆料的体积指标及路用性能满足规范要求，需结合工程实际需求剖析各项性能的优劣。

质料比选

高温性能比选

从表7、8中可以看到，橡胶改性沥青混淆料的动稳定度稍高于SBS改性沥青混淆料。橡胶颗粒在高温状态下与沥青充分混淆后，使沥青软化点提高，黏度增加，从而使高温性能体现更优；另一方面，橡胶颗粒体积会显著变革，橡胶颗粒间的距离缩短，爆发黏聚，形成交联网络。橡胶网络间的相互作用限制了沥青的流动，提高了沥青的内聚力，使沥青的性能获得quan面改善[15-16]。因此，SBS橡胶粉复合改性沥青能够在高温条件下对抗行车荷载的重复作用爆发的变形，使沥青的高温性能获得了很大的提高，增强了沥青混淆料的抗趁魅辙能力。

低温性能比选

从表7、8中可以看出，橡胶改性沥青混淆料的zui大弯曲应变高于SBS改性沥青混淆料，拥有更好的低温抗开裂能力。由于橡胶改性沥青中含有橡胶身分，这是苯乙烯和丁二烯的共聚物，其内部分子之间的作用力相对较小，分子链连接比较松散，分子间容易爆发流动变形[17]。而SBS是苯乙烯-丁二烯基的嵌段共聚物，由于苯乙烯段含量高，其硬度大，内部分子链连接紧密，沥青就体现为相对较硬。橡胶的可塑性使橡胶改性沥青混淆料的低温抗裂性能更优。别的，橡胶粉来自轮胎，其设计低温性能要显著优于SBS改性剂。因此，在低温条件下添加橡胶后的改性沥青相对SBS改性沥青具有越发良好的低温变形能力。

水稳定性能比选

SBS改性沥青混淆料冻融劈裂强度比大于橡胶改性沥青混淆料，其水稳定性更优。这主要是由于加入SBS后结构比橡胶沥青更稳定，从而增加了沥青与集料之间的黏附力，提高了沥青胶浆的破坏强度。

疲劳性能比选

橡胶改性沥青混淆料的疲劳性能明显优于SBS改性沥青混淆料，这在一定水平上也由于橡胶沥青胶结结构比SBS沥青的立体网状结构更具弹性，能够蒙受较多次数的循环荷载。

结语

通过上述指标比照剖析，结果如下：

(1)对用作中面层质料的SBS改性沥青及橡胶改性沥青AC-20混淆料进行体积指标及路用性能测试，结果均满足相关规范要求。

(2)橡胶改性沥青AC-20混淆料在高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能方面均强于SBS改性沥青混淆料，当原路段趁魅辙及开裂等病害严重时，应优先使用橡胶改性沥青混淆料。橡胶颗粒在高温状态下与沥青充分混淆后，体积显著变革，使其间距缩短，爆发黏聚，形成交联网络，提高了沥青的内聚力，使沥青的性能获得quan面改善；且橡胶改性沥青中含有橡胶身分，是苯乙烯和丁二烯的共聚物，与SBS改性沥青相比较软，其可塑性使橡胶改性沥青混淆料的低温抗裂性能更优。

(3)SBS改性沥青混淆料的水稳定性优于橡胶改性沥青混淆料，当路段有较多水损害，对水稳定性有较高要求时，可考虑使用SBS改性沥青混淆料。

参考文献：

[1]雷强,张映雪,何纯,等.基于高温稳定性能的沥青路面中面层级配设计研究[J].湖南交通科技,2017,43(4):69-72,80.

[2]宋家楠,黄治冶,徐向辉.胶粉/SBS 复合改性沥青与 SBS 改性沥青、橡胶沥青的基天性能比较研究[J].北方交通,2012(7):3-5.

[3]刘斌,胡省.废橡胶粉/SBS 复合改性沥青技术性能研究[J].公路工程,2019,44(6):257-260.

[4]王忠锋,左连滨,穆岩.高模量沥青混凝土的路用性能指标及应用[J].筑路机械与施工机械化,2017,34(8):62-66.

[5]王勤芳,曾海,杨耀.基于沥青 SARA 组成的 SBS 改性沥青高温性能研究[J].石油科学通报,2019,4(4):440-449.

[6]孔令车.高速公路建设中的 SBS 改性沥青混凝土路面施工技术[J].四川水泥,2019(11):27.

[7]刘吉睿.橡胶沥青路面施工技术[J].交通世界,2019(33):52-53.

[8]于丽梅,陈志国.废旧胶粉与 SBS 复合改性沥青稳定性剖析[J].公路,2019,64(7):267-270.

[9]黄卫东,钟皓白,李本亮,等.差别疲劳试验中改性沥青混淆料疲劳性能比照[J].建筑质料学报,2019,22(1):149-153.

[10]张红春.橡胶/塑料复合改性沥青及混淆料的流变性能[J].筑路机械与施工机械化,2017,34(3):58-62.

[11]王笑风,吕小武,禇付克,等.差别类型橡胶粉与 SBS 复合改性沥青的性能特征剖析[J].硅酸盐通报,2019,38(11):3695-3702.

[12]姚欢,曾迪,宋小金.聚合物改性沥青高温路用性能剖析[J].山东交通科技,2019(5):64-67.

[13]梁志豪,邢明亮,李祖仲,等.短期老化要领对沥青性能评价的适用性[J].筑路机械与施工机械化,2019,36(9):23-29.

[14]王任翔,叶亚丽,江志远,等.废橡胶粉细度对胶粉干法微表处混淆料性能的影响[J].筑路机械与施工机械化,2017,34(6):58-61.

[15]黄卫东,郑茂,唐乃膨,等.SBS 改性沥青高温性能评价指标的比较[J].建筑质料学报,2017,20(1):139-144.

[16]曾三海,曾立,梁称.SBS 改性沥青胶料性能的影响因素及原因剖析[J].新型建筑质料,2019,46(5):134-136.

[17]黄卫东,傅星恺,李彦伟,等.SBS 类改性沥青低温性能评价及指标相关性剖析[J].建筑质料学报,2017,20(3):456-463.

全文完宣布于《筑路机械与施工机械化》2020年第37卷

通讯作者：徐世法(1963-)，男，北京人，教授，博士研究生导师，主要从事门路工程研究

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