基于稳定型橡胶沥青的再生沥青混合料设计文献综述

 2022-10-29 21:11:08

文献综述(或调研报告):

橡胶沥青(Asphalt-Rubber)是将回收的废旧轮胎经加工制成的橡胶屑(内掺至少占沥青混合物15%)掺加到基质沥青中充分反应并发生溶胀,经过一段时间的发育,橡胶颗粒部分裂解,胶粉的某些成份通过界面交换进入基质沥青,使得沥青与橡胶粉的界面逐渐模糊而形成一种高弹性的凝胶状物质。在沥青混合料RAP的应用,使路面寿命循环具有一定的环境优势,[6]。橡胶沥青不仅稠度大,能改善沥青与矿料的粘结作用。橡胶沥青作为一种高品质的粘结剂,改善了沥青的抗老化性能和温度敏感性;增强了沥青的高温抗车辙性能和低温抗裂性能。由于橡胶沥青混合料油膜厚度加大,极大地提高了橡胶沥青的防水性能。以橡胶沥青生产的混合料,由于粘结剂粘度高、软化点高、稠度大、弹性恢复性能强,使得混合料路面耐久性和疲劳寿命显著提高,它不仅改善了抵抗路面产生疲劳裂缝和反射裂缝的能力,而且在类似SMA的断级配混合料中可以不再使用纤维类添加剂。加上橡胶沥青混合料具有当量厚度特性,沥青路面铺层厚度降低,这不仅缩短了施工的时间,还降低了施工成本。橡胶沥青路面还具有降低路面噪音的功能。

《湖南公路路面典型结构及修建技术研究》课题组近年来对橡胶沥青及其混合料的路用性能、橡胶沥青混合料的级配及配合比设计方法进行了大量的试验与研究,从试验与研究的结果可知,橡胶粉在沥青混合料中的填充作用是不可忽视,一方面从孔隙率角度会使混合料更加密实;但另一方面会增加混合料的矿料间隙率。特别对于后者,由于橡胶粉颗粒本身具有良好的回弹性能,并且热拌橡胶沥青混合料具有膨胀特性,如果混合料中橡胶粉添加不当,或混合料的矿料间隙率未考虑容纳橡胶粉空间的话, 会导致混合料碾压不实,严重的导致松散。为了避免这种现象的产生,除橡胶粉颗粒大小及掺加量需要进行认真选择与计算外,尤其对于橡胶沥青混合料的级配应选择粗集料骨架嵌挤间断级配,而不宜选择连续级配,其间断的程度与橡胶粉的目数、剂量甚至与橡胶沥青的旋转粘度都有着密切的关系。

1.废旧沥青混合料厂拌热再生试验中再生沥青混合料和旧料的关系[1]

废旧沥青混合料厂拌热再生试验中再生沥青混合料和旧料的关系如下:

( 1) 再生沥青混合料的路用性能与旧沥青混合料的老化程度成正比,旧料老化越严重,其再生沥青混合料的路用性能就越差;

( 2) 添加再生剂后对再生沥青混合料的路用性能有所改善,但过多再生剂的加入对再生沥青混合料的高温稳定性与水稳定性具有负面影响;

( 3) 通过细致的再生混合料设计,几种旧料的再生沥青混合料路用性能能够达到规范的技术要求。

2. 橡胶沥青混合料骨架嵌挤级配理论

常用的级配理论主要是最大密度理论和粒子干涉理论(又称魏矛斯理论)[4],前一理论是为了使矿料达到最大密实度,后一理论是为了使矿料形成一个多级空间骨架结构面,具有较大的摩擦力和最大密度。橡胶沥青混合料由于废轮胎粉在沥青中所占的比例较大(外掺为20%以上),即便在基质沥青用量不变的情况下,由于胶粉的掺入,橡胶沥青用量会在原来基质沥青用量的基础上增加20%以上(胶粉与基质沥青的密度相近)。除去设计空隙率后,橡胶沥青占居的空间较原基质沥青所占的空间至少要矿料增加20%的空隙才能容纳下所增加的胶粉。在这种情况下,只有减少某级粗粒径的通过率(在该粒径处间断),适当增加粗集料的用量,同时适当减少该粒径以下细集料的用量,以容纳增加的胶粉体积。这种骨架密实结构属于粒子干涉理论下形成的间断级配。特别是骨架密实结构,兼备骨架空隙和悬浮密实两种结构的特点,不仅粗集料数量较多,相互接触形成骨架,且因断去了中间尺寸的集料,有相当数量的细集料填密骨架结构的空隙,形成了间断型密实骨架结构。橡胶沥青混合料级配优化及配合比设计方法研究中,研究和应用了如下骨架嵌挤密实级配的判别方程式组:

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