维他橡胶沥青SMA混合料的应用研究

1、维他橡胶沥青SMA混合料的应用研究摘要：本课题通过室内试验和铺筑试验路，研究了不同胶粉掺量下橡胶沥青的各项技术指标，分析了胶粉掺量对橡胶沥青技术指标的影响；并将橡胶沥青混合料与SBS改性沥青混合料进行路用性能比较，分析了胶粉对沥青混合料体积指标的影响，研究了橡胶沥青混合料的路用性能；对橡胶沥青混合料的施工工艺进行研究，对试验路进行施工质量控制、观测，并进行橡胶沥青混合料的技术经济分析。关键词：试验 橡胶沥青 SMA混合料 胶粉 车辙试验 经济效应 使用性能1 引言随着我国国民经济的快速发展，交通运输事业的发展状况，直接影响到了国民经济的发展前景。改革开放的20多年是我国公路发展速度最快、规模最

2、大、最具活力的时期。交通运输事业取得了很大的成就，并已成为影响经济快速发展重要因素之一。高速公路从无到有，公路通达深度和覆盖面积有了很大提高。特别是自1998年以来，党中央和国务院把加快包括公路在内的基础设施建设作为扩大内需的重点，国家每年都投入巨资进行公路建设，高等级公路得到了迅速发展。截至2005年底，我国公路通车总里程已达193万公里，其中高速公路通车里程4.1万公里，位居世界前列。我国的公路网骨架正在逐步形成，其必将促进沿线经济的进步与发展。这一方面给我国的公路事业发展带来了相当好的机遇，同时也对道路工作者提出了更高的要求。虽然我国公路建设取得了令人注目的成就，但公路质量的通病仍未根除

3、，特别是有不少高速公路的沥青路面使用不久就出现了损坏。例如，炎热季节重载车辆作用下所造成的车辙、推拥的永久变形，冬季低温开裂和半刚性基层开裂的反射性裂缝，在雨季及春融季节造成的坑槽、松散等水损坏破坏，路表抗滑性能迅速下降，以及局部龟裂等等都在一些高速公路上显现出来。新建高速公路沥青路面产生早期损坏的原因，除了设计、施工方面的原因外，材料性能差是很重要的原因。现在广泛使用的重交通道路沥青和规范规定的沥青混合料矿料级配，在大多数情况下是能够满足目前交通和气候环境的需要，但在某些情况下这些常规沥青混合料的性能不能满足要求。为了满足日益增长的交通量，车辆大型化及重载超载交通对路面的越来越高要求，如何提

4、高沥青路面的高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗滑性及抗渗等使用性能已经成为广大道路工作者的重要课题。而对于沥青路面而言，影响其上述路用性能的因素很多，从沥青的产地、标号、用量等等到矿料性能，沥青和矿料间的粘结力，混合料本身的级配乃至于交通、气候、施工水平、沥青层厚及结构组合等都有影响。应当说明的是，不但这些因素对于某一特定的性能所贡献的权数不一，上述性能的需求往往是互相矛盾或相互制约的。而对于这些性能而言，混合料的配比和沥青性能是两个重要的方面，或许是最重要的方面。也因此SMA（采用改性沥青）的应用，为解决这些矛盾，提供了一个非常有效的途径。沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）是一种密实式粗集料嵌挤

5、型间断级配沥青混凝土，属于骨架密实结构，空隙率约为34%，他既有一定数量的粗集料形成骨架结构，又有足够的细集料填充到粗集料之间的空隙中去。SMA兼具嵌挤和密实型混合料的长处，即同时具有较高的粘结力和内摩阻力，使得SMA既保持了大孔隙排水性路面表面功能好的优点，又克服了其耐久性差的缺点。具有抗车辙、抗裂、抗滑、泌水及耐久等优点。因此，SMA路面同普通的密级配沥青混凝土相比具有以下技术优点：（1）使用寿命增加50%左右；（2）高温稳定性好；（3）具有良好的表面功能；（4）可以比普通混凝土更薄一些。但SMA也存在一些不足之处：1）较高的材料成本，表现为采用SBS改性沥青与纤维；2）沥青材料本身的日晒

6、老化、高温软化、低温脆化等问题；3）改性沥青在应用于路面工程时，往往要使用加强材料如硅质集料、纤维等，这些材料一般是亲水性的，而沥青与聚合物都是憎水性的，这样也使得改性沥青不容易与加强材料牢固地结合；4）混合料低温抗裂性不足。目前SBS改性沥青SMA在我国已经广泛应用，大幅度增加了道路建设投资，这种情况与我国公路建设的需求极不适应。针对上述问题，道路工作者还需寻找一种更合适的沥青材料，通过确定SMA混合料的最佳级配，提高沥青混合料性能，并且减少建设成本，使沥青路面降低成本后在大交通量作用下，仍能保持良好的使用状态，并延长使用寿命，取得良好的社会和经济效益。橡胶沥青中因为掺加了胶粉，提高了胶结料

7、的稠度，混合料油膜较厚而不易析漏或泛油；提高了路面使用温度下的弹性，在高温下有较大的弹性和弹性恢复性能；降低了路面的温度敏感性；低温性能不降低的情况下改善了抗变形能力和抗疲劳开裂的性能。橡胶沥青的适用性广，只要普通沥青适用的地方，也能使用橡胶沥青。橡胶沥青因为代替普通沥青或其他改性沥青用于混合料中，其优点也与混合料的优点一起体现为：（1）提高路面耐久性能；（2）由于胶结料含量高、弹性好、恢复性好，提高了路面对疲劳裂缝、反射裂缝的抵抗能力；（3）减轻了温度敏感性；（4）因为胶结料含量高、油膜厚以及轮胎中含有抗氧化剂，故提高了道路抗老化、抗氧化能力；（5）提高了路面抗车辙、抗永久变形能力；（6）由

8、于道路的耐久性和其他性能得到提高，使得道路的养护费用显著降低；（7）使用轮胎废料，既节约了能源，也有利于环境保护；（8）橡胶中的炭黑能够使路面黑色长期保存，与标线的对比度高，道路更加美观；（9）采用橡胶沥青混凝土时，可减薄路面厚度，因此，减少了施工时间；（10）橡胶沥青用于SMA，由于沥青膜更厚，碎石粘结更牢固，使用效果更好；（11）降低噪音，与水泥路面及其它改性沥青比较，橡胶沥青在降噪音方面功效显著：美国及欧洲测试数据表明噪音减低3-6分贝，带给路旁居民及驾驶者宁静，并能取代安装隔音墙，节省巨额开支且不影响绿化计划；(12)道路安全，开级配或间断级配橡胶沥青路面防滑功能高、减低溅水、改善视野

9、、大大提高道路安全。由于橡胶沥青混合料低温抗裂性能优异，但高温稳定性稍差；沥青玛蹄脂碎石混合料各项性能较好，但造价非常高，而且低温抗裂性比橡胶沥青混合料稍差。因此，我们将橡胶沥青应用在SMA中，开发出综合性能高、低成本的橡胶改性沥青玛蹄脂碎石混凝土路面材料，可以大大降低SMA的施工成本和施工难度。而大量橡胶粉应用于道路工程中，能形成环境保护、废物利用、延长道路寿命、降低路面工程造价的多赢局面，将带来较高的社会效益和经济效益。2试验原材料研究2.1 试验原材料研究 橡胶粉道路用橡胶粉质量要求：橡胶粉应是由碎化的轮胎胎面胶组成，应在常温下碎化；原材料宜使用斜交胎（载重车轮胎）；橡胶粉应干燥、无污染

10、，在与沥青和骨料拌和中能自由流动而不产生泡沫。可以加入碳酸钙或滑石粉以防止橡胶粉粘在一起，但用量不能超过橡胶粉重量的3%，橡胶粉供应商应提供胶粉的质量、添加剂（如果采用）等情况的报告。研究中选择了1种橡胶粉，为试验段使用胶粉，橡胶粉的基本技术指标见表2-1，筛分结果见表2-2。表2-1 橡胶粉技术要求检测项目单位试验路胶粉技术要求相对密度/1.1811.05-1.25含水量%0.51金属含量%/0.1纤维含量%0.031灰分含量%0.208表2-2 橡胶粉筛分结果筛孔通过方孔筛的百分率（%）备注2.361.180.60.30.150.0758目16目30目60目100目200目橡胶粉10010

11、096.540.28.40.54060目（中） 集料橡胶粉改性沥青混合料所用各种材料运至现场后必须按照要求进行质量检测，评定合格方可进场使用，不得以供应商提供的检测报告或其他报告代替现场检测；粗集料宜采用玄武岩或其他达到技术要求（JTG F40-2004）的石料，细集料宜选用石灰岩加工的机制砂。本研究中所用集料的基本性质见表2-3，筛分结果见表2-4。表2-3 集料、矿粉基本性质检测项目单位12石屑矿粉表观相对密度/2.8312.8492.8662.645毛体积相对密度/2.7932.8062.611/堆积密度g/cm31.561.491.47/吸水率%0.940.82/水洗法<0.07

12、5mm颗粒含量%0.20.422.479.9砂当量%/混合料针片状颗粒含量%11.811.4/亲水系数/0.805表2-4 上面层集料筛分结果 筛孔集料通过筛孔（方孔筛，mm）百分率（%）1613.29.54.752.361.180.60.30.150.0751#10087.313.81.00.80.20.20.20.20.22#10010098.717.41.61.00.40.40.40.4石屑10010010010093.671.458.040.231.022.4矿粉10010010010010010010010098.693.1 沥青基质沥青的选用应符合厦门气候条件并满足规范规定（采用7

13、0道路石油沥青），到场后按照一定频率进行质量检测，评定合格方可进场使用，不得以供应商提供的检测报告或其他报告代替现场检测。本研究中采用了70基质沥青和5%SBS改性沥青两种沥青，两种沥青的试验结果见表2-5和表2-6。表2-5 70基质沥青性质技术要求70#基质沥青针入度（25,100g,5s）608064针入度指数PI-延度（cm）15100100软化点 （环球法）4646.8溶解度 （三氯乙烯）-密度（25/25）实测记录1.031TFOT后残留物质量变化±0.80.06针入度比（25 ）6184.4延度（15，cm）3078.5表2-6 5%SBS改性沥青性质技术要求SBS改性

14、沥青针入度（25,100g,5s）406064针入度指数PI0-延度（cm）52032.5软化点 （环球法）6072.4溶解度 （三氯乙烯）99-密度（25/25）实测记录1.037TFOT后残留物质量变化±1.00.3针入度比（25 ）6587.8延度（15，cm）1522.4同普通沥青和改性沥青一样，橡胶沥青的技术指标体系也应该有相同的指标，但是橡胶沥青又具有其自身的特点。参考国际国内橡胶沥青的技术指标，橡胶沥青的核心指标是：针入度（锥入度）、软化点、弹性恢复及粘度。 维他连接剂（TOR）橡胶沥青在高温下的粘度要比普通沥青高很多，它的施工和易性比较差，因此必须相应提高橡胶沥青混合

15、料在生产、摊铺、碾压过程中的温度要求。德国Degussa公司的“VESTENAMER”辛烯聚合物橡胶反应剂（Trans-Polyoctenamer Rubber（TOR） Reactive Modifier）就是一个成功的例子。TOR是一种白色颗粒，是一种具有双键结构的聚合物，它促成橡胶粉颗粒和沥青经由化学变化合成新分子，它可以与沥青中所含沥青质和石油质的硫交联，也能和橡胶粉面层的硫交联，形成一大片环状和链状聚合物的网状结构，从而加强对石料的附着力，减少沥青剥落的产生。TOR既解决混合料稠而粘施工问题，更进一步将拌和温度降低，大大改善生产工艺，提升了橡胶沥青的性能。2.2 橡胶沥青技术性能研究

16、废橡胶粉改性沥青是废胶粉以某种方式与沥青混合形成的胶结材料。废胶粉改性沥青从产生至今已有150多年的历史，是废胶粉在公路行业中应用最普遍的材料，从使用工艺上划分为湿法和干法。干法就是在沥青混合料拌和过程中直接加入废胶粉，本章将对干法工艺中的胶结料进行研究。 维他橡胶沥青性能试验方法要求进行特性测定的试样按胶粉掺量比例的不同分为以下三种：A、基质沥青+15%胶粉（沥青质量内掺）+4.5%TOR（按GTR重量计）B、基质沥青+18%胶粉（沥青质量内掺）+4.5%TOR（按GTR重量计）C、基质沥青+21%胶粉（沥青质量内掺）+4.5%TOR（按GTR重量计）橡胶沥青试样制备采用下列方法：将基质沥青

17、加温至180，倒入搅拌容器内，称规定重量，再将按比例配好的橡胶屑与TOR连接剂分次徐徐倒入沥青内，边倒边用玻璃棒搅拌。在GTR与TOR全部加入后将搅拌容器移至自动控温的加热源上，用浆叶式低剪切搅拌机进行搅拌，在搅拌过程中温度控制在183±3。搅拌时间为一小时。搅拌速度不宜过低（500rpm），通常搅拌速度为10002000rpm。搅拌时间要在一小时以上，粘度不增加为止。制备好的粘结剂应即拌即用，只能允许短时间（不超过30min）的存放。存放后再用时必需用玻璃棒重新搅拌均匀。 橡胶沥青技术指标试验分析.1 针入度针入度是沥青材料性能指标中最常用的一个指标。虽然橡胶沥青中胶粉颗粒单独存在

18、，大量的试验结果表明橡胶沥青的针入度指标离散性较大，且对橡胶沥青性能的反应不敏感，但是考虑到针入度指标能够直观地反映出沥青的软硬程度，同时为了和其他沥青性能有一定的可比性，当前的橡胶沥青技术指标中仍把针入度列入，只是指标的控制范围宽得多。表2-7和图2-1为不同橡胶粉不同掺量和不同加工时间的橡胶沥青针入度数据，从表中数据可以看出数据离散较大，这是因为胶粉颗粒在沥青中呈分散状态，胶粉颗粒比针尖大，如果恰好针尖定在胶粉颗粒上，则所测得的数据变化就比较大，所以说使用针入度指标来考察橡胶粉改性沥青有一定的局限性，但是就数据而言可以得到下面的结论：1）不同掺量橡胶沥青的针入度都小于基质沥青的针入度；2）

19、不同胶粉掺量的橡胶沥青针入度相差较小。表2-7 不同橡胶沥青针入度汇总表胶粉掺量，%针入度（25），0.1mm70#沥青64.01545.218（0.5）46.418（1）47.518（2）48.318（3）43.918（4）45.82146.8橡胶沥青最大值48.3最小值43.9平均值46.3备注：（数字）为橡胶沥青加工时间。图2-1 不同橡胶沥青针入度.2 软化点沥青材料是一种非晶质有机高分子材料，没有明确的固化点和液化点，通常采用规定试验条件下的硬化点和滴落点来表示其状态的转变，这就是软化点。软化点既是反映沥青材料热稳定性的一个指标，也是沥青条件粘度的一种表示方式。软化点指标用于评价橡胶

20、沥青的性能存在争议，但是为了便于和其他沥青进行比较，仍将其作为橡胶沥青的技术指标。表2-8 不同橡胶沥青软化点汇总表胶粉掺量，%软化点，70#沥青50.31559.418（0.5）60.518（1）61.218（2）62.618（3）61.918（4）62.82161.3橡胶沥青最大值62.8最小值59.4平均值61.4备注：（数字）为橡胶沥青加工时间。图2-2 不同橡胶沥青软化点表2-8为不同橡胶粉不同掺量和不同加工时间的橡胶沥青软化点数据，从表中数据可以看出：1）不同掺量橡胶沥青的软化点都比70#沥青的软化点大；2）不同胶粉掺量的橡胶沥青软化点增加有一定的差别，随着胶粉用量的提高软化点增加

21、越多，综合来说软化点提高幅度在913。.3 延度延度指标反映了沥青在某温度条件下的延伸性能，与路面的低温使用性能有一定的相关性。但由于胶粉的存在，在橡胶沥青拉伸过程中，应力在胶粉颗粒周围集中，导致橡胶沥青的延度普遍偏小。表2-9 不同橡胶沥青延度汇总表（mm）胶粉类型添加方式橡胶粉掺量，%15182170#（没有加胶粉）175橡胶沥青70.273.675.8从表2-9可以看出，随着橡胶粉掺量的增加，橡胶沥青的延度逐渐增大。.4 粘度不管是普通沥青、改性沥青还是橡胶沥青，粘度都是非常重要的性能指标，对于粘度的测试方法，各国的研究人员做了大量的研究。本研究中通过研究及参考国内外研究资料，使用Bro

22、okfield粘度计测定橡胶沥青的粘度，试验参数为：RVDV-选用SC4-27转子，选择的转速一般是扭矩在50%左右为佳，该条件下测定值较为客观。同时，橡胶沥青粘度测定时，读数时间也是很重要的，一般采用的读数时间是开始测定后的最大读数，因为当转子旋转时，试样会形成“漩涡”，将粘结剂中的胶粉颗粒甩出测量区域之外，在粘度仪读数稳定后测出的将只是橡胶沥青中液相的粘度。表2-10 不同橡胶沥青粘度汇总表胶粉类型添加方式粘度，165，Pa·s（橡胶粉掺量，%）粘度，180，Pa·s（橡胶粉掺量，%）15182115182170#0.3450.102橡胶沥青1.9682.7983.14

23、31.0711.5431.998图2-3 不同橡胶沥青粘度从表2-10、图2-3可以看出，随着橡胶粉掺量的增加，橡胶沥青的粘度增大比较显著。.5 弹性恢复弹性恢复指标反映了橡胶沥青在受力后的弹性恢复性能。胶粉的加入增加了沥青的弹性恢复能力，和路面的抗疲劳性能和抗反射裂缝能力有很好的相关性，弹性恢复是评价橡胶沥青性能的重要指标。表2-11 不同橡胶沥青弹性恢复数据胶粉类型添加方式弹性恢复（25），%（橡胶粉掺量，%）15182170#（没有加胶粉）18.6橡胶沥青38.5 47.8 55.3 从表2-11可以看出，橡胶沥青的弹性恢复和胶粉的掺量直接相关，随着胶粉掺量的增大，弹性恢复增加迅速。 3

24、橡胶改性沥青混合料路用性能研究3.1 合成级配室内试验上面层采用SMA-13级配，对维他橡胶沥青和SBS改性沥青两种沥青混合料的路用性能进行研究。高温性能以车辙试验动稳定度为主要指标；低温性能以小梁低温弯曲试验的抗拉强度、破坏应变及劲度模量为主；水稳定性以浸水马歇尔试验的残留稳定度和劈裂冻融试验的劈裂强度比作为评定指标；全面评价两种沥青混合料的路用性能。采用的级配见表3-1、图3-1。表3-1 SMA-13沥青混合料合成级配筛孔尺寸（mm）1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075上限1001007534262420161512下限1009050201514121

25、098合成级配10094.361.224.617.815.013.311.510.49.1图3-1 SMA-13型设计级配曲线图3.2 橡胶沥青混合料马歇尔试验按照最佳沥青用量进行室内马歇尔试验，试验结果见表3-2。表3-2 SMA型设计配合比马歇尔稳定度试验结果级配类型胶粉掺量，%稳定度（kN）流值（0.1mm）空隙率（%）VMA（%）饱和度（%）毛体积相对密度VCAmixAR-SMA13159.7326.53.617.278.62.45134.3189.5025.83.416.879.82.44834.1219.5225.93.516.679.12.44534.4SBS-SMA13/7.5

26、630.53.516.879.22.43934.3规范要求-6205034.516.57585-VCADRC从上表3-2可以看出，使用橡胶沥青混合料的马歇尔空隙率与SBS改性沥青混合料无明显差别，由于橡胶沥青使用的是70道路石油沥青，加入了部分橡胶粉后其体积指标和SBS改性沥青混合料比较接近，说明基质沥青加入橡胶粉后，沥青性能得到一定改善，这也就在一定程度上为改善橡胶粉沥青混合料的性能奠定了基础。3.3 橡胶粉改性沥青混合料性能研究两种混合料的性能试验结果汇总与表3-3。表3-3 两种混合料的性能试验结果级配类型胶粉掺量，%浸水马歇尔残留稳定度S0，%冻融劈裂强度比/%动稳定度/次低温小梁弯曲

27、应变（-10），AR-SMA131588.282.8518328871889.783.5579030282188.984.661343194SBS-SMA13/87.483.746302607 高温性能分析沥青混合料在行车荷载的重复作用下，会由于永久变形的累积而导致路表面出现车辙。车辙是沥青路面的主要损坏现象之一。从我国沥青路面的破坏现象分析来看，在各类破坏现象中，车辙问题尤其严重。在其它发达国家，如美国、法国、比利时、日本等国，高速公路路面翻修或罩面的原因中，车辙占到80%以上。由此可见，沥青混合料的高温稳定性验证是十分必要的。传统的方法是在实验室采用马歇尔稳定度这一强度指标来预估沥青路面的

28、车辙。但很多的研究结果表明，马歇尔稳定度和路面实际使用性能相关性不好，难以建立起和路面性能指标的相关关系，而且其随材料和级配的变化较大。车辙试验是采用一个小型车轮在沥青混合料板块状试件上进行往复行走，从而使板块试件形成辙槽，并通过测定车轮荷载作用次数与板块试件变形的关系，得出变形速率或动稳定度，作为沥青混合料抗永久变形性能指标。该试验方法比较直观，对沥青路面车辙形成过程的模拟性好，操作简单，容易为工程上所接受，为此，本文采用车辙试验作为橡胶沥青混合料高温稳定性的评价方法。图3-2 混合料动稳定度比较由图3-2可以看出，就橡胶粉的掺量来说，随着橡胶粉掺量的增加，混合料的动稳定度增加，这说明橡胶颗

29、粒的掺入改善了混合料的高温稳定性。与SBS改性沥青混合料相比，橡胶沥青混合料的动稳定度大于SBS改性沥青混合料。 低温抗裂性分析通常认为裂缝是沥青路面的主要缺陷之一，初期产生的裂缝对行车一般无明显的影响，但随着表面雨水或露水的侵入，在大量行车荷载反复作用下，导致路面强度明显降低，产生冲刷和唧泥现象，使裂缝加宽，裂缝两侧的沥青面层碎裂，开裂后的路面可能折断成更小尺寸的板并发生龟甲状疲劳开裂；裂缝逐年加宽，边缘碎裂，使路面平整度明显下降，车辆通过时将产生明显的振动，影响沥青路面的使用性能，并加速沥青路面的破坏。现在我国一般采用低温小梁弯曲试验来研究沥青混合料的低温性能，通过规定温度和加载速率时混合

30、料弯曲破坏的力学参数破坏弯拉应变来评价沥青混合料的低温抗裂性能，试验温度-10。图3-3 低温性能比较由低温弯曲试验结果可知，维他橡胶沥青混合料的低温性能优于SBS改性沥青混合料。并且随着胶粉加入量的增加，橡胶沥青混合料的破坏弯拉应变升高，说明橡胶颗粒的加入，改善了混合料的低温性能。 抗水损害性能分析水损害是沥青路面的主要病害之一。水损害是沥青路面在水或冻融循环的作用下，由于车辆动态荷载的作用，进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，水分逐渐渗入到沥青与集料的界面上，使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力，沥青从集料表面剥离，混合料掉粒、松散，继而形成沥青路面的坑槽、推挤变形

31、等损坏现象。除了荷载及水分供给条件等外在因素外，沥青混合料的抗水损害能力是决定路面水稳定性的根本因素。目前，国内外各种水稳定性试验的评价方法很多，其中得到广泛应用的有浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和浸水车辙试验等。其中浸水马歇尔试验简单、但区分度稍差；浸水车辙试验结果的离散性大；而冻融劈裂试验的饱水过程包括真空饱水、冻融和高温水浴三个过程，这种试验条件是将路面上受到的水的影响集中、强化，使在较短的时间内能够模拟路面较长时间的影响，可以直观的反映沥青路面的实际工作环境。而且，虽然马歇尔稳定度的绝对值不适合用来评价混合料的性能，但残留稳定度作为相对意义的无量纲值，在评价混合料的水稳定性上还是有意义的

32、。因此，采用冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验共同评价橡胶沥青混合料抗水损害性能。图3-4 浸水马歇尔、冻融劈裂试验结果从图3-4可以得出，随着橡胶粉的加入，橡胶沥青混合料的水稳定性和SBS改性沥青混合料相当，满足规范要求。4 试验路铺筑及跟踪观测4.1 试验路检测数据分析为了对试验路情况有一个具体的掌握，室内试验都是采用从拌合楼取沥青混合料样品，带回试验室进行室内试验的结果。在试验路完成的第二天，试验路施工单位、监理单位和技术服务单位共同对试验路进行了现场检测，具体的试验结果如下文分析。 沥青混合料抽提及马歇尔试验结果1）马歇尔试验 马歇尔试验结果见表4-1。表4-1 沥青混合料马氏试验结果沥青种

33、类橡胶沥青击实温度165击实次数双面各50次试验指标实测最大理论相对密度毛体积相对密度油石比%空隙率%饱和度%矿料间隙率%稳定度/kN流值（0.1mm）规范要求-6.0±0.334.5758516.56.02050实测值12.5442.4585.93.480.417.410.0733.122.5332.4426.23.680.218.29.9230.932.5372.4486.13.580.417.99.8430.7从表4-1可以看出，所测各项指标均满足规范要求。2）抽提试验，抽提试验结果见表4-2及图4-1。表4-2 沥青混合料抽提试验结果SMA13油石比%通过筛孔（方孔筛，mm）

34、百分率（%）26.51913.29.54.752.361.180.60.30.150.075实测值15.910010092.460.325.420.218.314.912.810.89.5实测值26.210010093.661.926.419.317.213.812.110.29.2实测值36.110010093.561.228.519.116.313.812.511.19.3生产配合比6.010010095.260.727.818.117.116.014.111.69.6要求6±0.310010099.2-91.264.7-56.731.8-23.821.1-15.120.1-14

35、.119.0-13.017.1-11.114.6-8.611.6-7.6图4-1 试验路混合料矿料合成级配从表4-2和图4-1抽提结果可以看出，沥青混合料油石比和级配满足要求。 沥青混合料性能试验结果沥青混合料的水稳定性试验、车辙试验、-10小梁弯曲试验检测结果见表4-3表4-6。表4-3 试验路沥青混合料浸水马歇尔检验混合料类型马歇尔稳定度（kN）浸水马歇尔稳定度（kN）残留稳定度So（%）要求AR-SMA-139.788.8390.385表4-4 试验路沥青混合料动融劈裂检验混合料类型无条件劈裂强度（MPa）条件劈裂强度（MPa）TSR（%）要求AR-SMA-130.78940.67798

36、5.980表4-5 试验路沥青混合料车辙检验级配类型动稳定度（次/mm）AR-SMA-13123平均要求51435681542854173000表4-6 -10小梁弯曲试验结果级配类型最大荷载（kN）跨中挠度（mm）抗弯拉强度（MPa）劲度模量（MPa）破坏应变()要求()AR-SMA-130.910.527.65280127302500 路面压实度检测1、施工后路面整体均匀，无带状离析；取出的芯样完整，层间粘结完好。现场状况见图4-2。 图4-2 AR-SMA13试验路施工现场2、芯样试验取样位置、芯样厚度和压实度测试结果见表4-7。表4-7 路面芯样高度及压实度试样编号取样桩号试样高度（c

37、m）芯样密度g/cm3标准密度g/cm3理论密度g/cm3压实度%毛/马毛/理1K7+7504.12.4312.4582.54498.995.62K7+9004.22.42798.795.43K8+1004.22.43599.195.74K8+3004.32.41998.495.15K8+5004.22.42598.795.36K8+7004.12.4332.4422.53399.696.17K8+9004.12.40698.595.08K9+1003.92.42399.295.79K9+3004.22.41598.995.310K9+5004.22.43499.796.111K9+7004.

38、02.4062.4482.53798.394.812K9+9004.32.42699.195.613K10+1004.22.43699.596.0要求3.6/9893 从上表测试结果可以看出，芯样厚度和压实度都满足要求。 路面使用性能检测表4-8 路面平整度检测结果检测段落检测数据（mm）平均值/mmK7+750K10+2201.040.921.100.860.920.630.980.840.890.850.761.111.061.080.920.990.970.810.760.740.680.950.920.820.73表4-9 试验路检测试验结果序号桩号摩擦系数（BPN）构造深度（mm）渗

39、水系数（ml/min）1K7+800731.0051.72K8+000710.9233.33K8+200730.9553.34K8+400770.9766.75K8+600800.8445.06K8+800791.0953.37K9+000740.9265.08K9+200660.7360.09K9+400920.8868.310K9+600761.1551.711K9+800811.0446.712K10+000700.9976.713K10+200810.8265.0平均值760.9556.9规范要求580.55200从表4-8和表4-9的检测结果可以看出，试验段路面平整度、摩擦系数、构造

40、深度和渗水系数均满足规范要求，这说明试验段橡胶沥青路面施工质量良好，完全满足路面使用性能的要求。5经济及社会效应分析国内外使用经验表明，废胶粉用于沥青路面中与一般沥青混凝土路面甚至改性沥青混凝土路面相比具有一定的经济效益。从经济方面分析，可分为3个层次：一是单纯从橡胶沥青或混合料的材料成本测算，分析混合料的单价；二是发挥橡胶沥青及混合料特点，结合路面结构设计，测算整体路面的建设成本；三是经过多年的使用，考虑建设成本、运营成本和养护成本进行全寿命的技术经济比较。5.1 经济效应分析鉴于实际情况，仅对室内试验中使用级配的材料费进行成本测算，做一个简单的比较。目前市场上原材料的成本见表5-1。表5-

41、1 原材料单位成本原材料单 位价 格基质沥青元/t4200SBS改性沥青元/t5500木质纤维素元/t5000橡胶粉元/t4000维他连接剂元/t120000集料（矿粉等）综合价元/t55则可以得出不同橡胶粉掺量的胶结料的单位价格，见表5-2。表5-2 胶结料单位成本生产方法橡胶粉掺量，%计算公式单价，元/t干法（+4.5%TOR）154200×（1-0.15）+4000×0.15+0.15×0.045×1200004980184200×（1-0.18）+4000×0.18+0.18×0.045×120000513

42、6214200×（1-0.21）+4000×0.21+0.21×0.045×1200005292采用不同生产方法的每吨混合料的成本可以通过下面的公式计算：混合料单价=集料综合单价×（1-胶结料用量）胶结料单价×胶结料用量木质纤维素单价×木质纤维素用量则可以计算出混合料的单价，见表5-3。表5-3 混合料单位成本生产方法及级配橡胶粉掺量，%沥青用量，%计算公式单价，元/tSBS-SMA13SBS改性6.055×（1-0.06-3）+5500×0.06+5000×3396.5AR-SMA13（+4.

43、5%TOR）156.055×（1-0.06）+4980×0.06350.5186.055×（1-0.06）+5136×0.06359.9216.055×（1-0.06）+5292×0.06369.2从表5-3计算的混合料的单价可以看出，在目前普通沥青价格高涨的时候，如果普通沥青的价格高于橡胶粉的价格，因为加工成本相对固定，随着橡胶粉掺量的增加，混合料的成本略有下降。橡胶沥青和SBS改性沥青比较如下：橡胶沥青胶结料的单价低于SBS改性沥青，如果采用相同的结构和级配类型，则同比费用，仅材料部分维他橡胶沥青加15%橡胶粉可以降低约12%，见

44、表5-4所示。课题组表5-4 上面层AR-SMA13与SBS- SMA13混合料比较生产方法SMA13干法AR-SMA13（+4.5%TOR）橡胶粉掺量，%SBS改性151821单价，元/t396.5350.5359.9369.2和SBS相比，%100.088.490.893.1节省，%/11.69.26.95.2 社会效应分析废旧轮胎被称为“黑色污染”，其回收和处理技术是世界性的难题，长期以来，处置废旧轮胎也一直是环境保护的难题。世界各国最普遍的做法是把废旧轮胎掩埋或堆放，这不仅需征用土地，且大量堆积极易引起火灾，造成第二次公害。废橡胶粉在道路建设中的应用已成为各国应用的重点，也是大量处理废旧轮胎的较佳选择。废橡胶粉（由废旧轮胎加工而成）用于改性沥青、沥青混合料时，工艺简单、成本低，不但可改善路面质量，且对废胶的可容量大，废旧轮胎在道路工程中有着广泛的应用，它对减缓“黑色污染”的危害，保护资源和环境具有积极的作用。可以说，废旧轮胎在道路工程中的研究、开发和应用具有重要的经济、环保与社会效益。5主要结论通过研究，得出的结论总结如下：1）通过对维他橡胶沥