基于不同级配条件下纤维橡胶沥青混合料水稳性能对比分析

0　引言

随着我国经济的发展，车辆的不断增长，带动交通行业不断扩大，提升道路的使用要求是国民发展的需要，包含道路的安全、道路使用性能以及道路的通行能力方面等。

急性肺损伤(acute lung injury,ALI)及其严重形式急性呼吸窘迫综合症(acute respiratory distress syndr o me,ARDS)是导致重症监护室患者死亡的重要因素,其病理特征包括肺水肿、炎症、肺内出血和严重的气体交换功能障碍[1,2]。尽管诸如低潮气量机械通气、俯卧位通气等治疗措施可一定程度上降低ARDS的病死率,但重症监护室的ARDS病死率依然高达35.3%以上[3],至今仍未有非常有效的治疗药物。因此,寻找治疗ALI的新型有效药物是当前医疗科研工作者的研究热点之一。

大量的研究发现，废旧轮胎橡胶粉在道路工程沥青面层应用，能够减少废弃污染、提高路面的路用性能、提高道路的使用寿命、路面噪音低、成本低等，是响应我国实现节能环保的可持续发展政策的号召；但是集料级配的不同会使橡胶沥青混合料的使用性能也产生差异，选择合理的级配能够实现橡胶沥青混合料的路用性能，尤其水稳性能最为显著[1-3]。

目前，从国内外的研究结果来看，开级配和间断级配是橡胶沥青混合料主要级配类型，由于连续密级配不能够提供充足的空间使橡胶粉与沥青较好地融合，故使用较少。由于我国的高等级公路发展迅速，高等级公路对道路结构的要求更为严格，而间断级配具有骨架密实结构特性，能够提高沥青混合料的使用性能，因此，我国高等级公路面层沥青混合料使用间断级配结构类型较多。2008年颁布的《废旧橡胶沥青混合料设计施工指南》的规范条文，为我国橡胶沥青路面的大面积推广奠定了技术基础；但是，橡胶沥青路面的使用在我国应用的较晚，目前仍然处于研究探索阶段，技术不够成熟，也没有系统的橡胶沥青混合料的级配要求以及橡胶粉的技术要求，级配对于混合料结构来说是影响沥青混合料使用性能的关键因素，基于上述原因，本文采用连续级配和间断级配2种结构类型，并且每种结构类型选用2种不同空隙率的级配类型情况，研究不同级配对废旧橡胶沥青混合料的使用性能的影响具有重要的意义，本文主要针对水稳性能进行研究分析。

苏穆武和京剧票友在唱戏。一票友问苏穆武：苏大哥，听说你找了个洋女婿？苏穆武一愣：你听谁说的？票友说：刚才大伙还议论来着。苏穆武无奈地点点头：有这码事，我没同意。票友问：为什么？苏穆武说：又不是嫁不出去，干嘛要找外国人？再说外国人有啥好的，大鼻子蓝眼睛，跟咖啡猫似的。

1　原材料技术要求

1.1　沥青

本研究选用的粗骨料和细集料均选用石灰岩，对采用的集料技术指标进行相应规定要求的检测，根据检测结果粗、细集料的各项指标均满足规定要求。

  

表1 基质沥青检测结果类别相对密度25℃的针入度/(0.1mm)软化点/℃25℃的弹性恢复/mm技术要求——≥50≥650试验结果0.988848750延度(5cm/min,10℃)/mm残留针入度比/%5℃的残留延度/mm≥250≥60≥10050065125

1.2　集料

本文采用的沥青为90#重交通石油基质沥青，基质沥青的技术指标检测结果见表1。

纤维采用天然有机聚合物的木质素纤维，掺量为沥青混合质量比的3‰；形状呈多孔状、棉絮状，白色透明，无色无味，吸湿性好，具有较好的抗拉性能，对其相关技术指标进行检测，结果见表2。

1.3　橡胶粉

创立于1945年的德国雄克公司 (SCHUNK GmbH & Co. KG) 是全球知名的抓取系统与夹持技术供应商。共有超过2 800名员工、9个工厂、位于50多个国家的33家子公司和代理合作伙伴，共同维护并拓展全球市场。雄克可提供11 000种标准部件，包括 2 550款标准机械手；由4 000多种自动化模块组成的完整抓取系统。雄克服务的目标行业包括机械工程、机器人、自动化装配及搬运以及所有知名的汽车生产商及零部件供应商。

1.4　纤维

2.企图接近型：指行为人与被害人并不会当面接触，但就空间及距离而言，实际上行为人非常靠近被害人，被害人甚至得以知觉到自己被跟踪、纠缠而产生困扰，典型范例如尾随、跟追，站岗等候而造成被害人处于心理压力之下。

  

表2 木质素纤维检测结果断裂伸长率/%耐热能力/℃抗拉强度/MPa密度/(g·cm-3)燃点/℃152305600.98175

2　纤维橡胶沥青混合料配合比设计

2.1　确定混合料级配

为了进行不用级配对纤维橡胶沥青混合料的水稳定性能影响，由于级配类型众多以及实验条件的局限性，本文选用了4种不同级配的橡胶沥青混合料进行试验研究，包含连续级配和间断级配2种，分别是： SMA-13和SMAR-13为2种间断级配类型，ARAC-13和AC-13为2种连续级配类型，集料采用方孔筛进行筛分，集料的级配筛分通过情况见图1。

  

图1　橡胶沥青混合料试验级配

2.2　确定最佳油石比

制备橡胶沥青步骤为：固定25%的橡胶粉掺量，然后在高温状态条件，使用剪切仪制备橡胶沥青，剪切仪器温度保持在(180±5)℃范围内，速率4 000 r/min，时间为50 min。

现代水文考察发现汉江有三源：中源漾水，北源沮水，南源玉带河，均在秦岭南麓陕西省宁强县境内。流经沔县（今勉县）称沔水，东流至汉中始称汉水；自安康至丹江口段，古称沧浪水。

现在，社会急需动手能力、实践能力强的人才。但当前有些高校的考试内容仍以客观题居多，主观题较少，不利于学生动手能力和实践能力的培养。因此，高校应该适时修改考核方式及考核内容，有些科目要趋向于以考查为主，增加主观题的容量，充分发挥学生的主观能动性。同时，教师上课要运用启发式教学，杜绝“照本宣科”、“填鸭式教学”、“满堂灌”，充分给予学生独立思考、发言的机会和时间。这样，既可以培养出具有较强动手能力和实践能力的人才，又可以缓解大学生的学业压力，为其健康成长创造更好的条件。

先将集料在拌和锅里面拌和45 s后，加入木质纤维素(料质量的5‰)，充分搅拌30 s后，再加入橡胶沥青，搅拌60 s后制备出橡胶沥青混合料，制备期间拌和锅里面温度保持(170±5)℃范围[4]。以此方法重复操纵橡胶沥青混合料，橡胶沥青含量取值为4.5%～7.5%，间隔为0.5%。

橡胶粉采用废旧轮胎磨碎制备而成，颜色为黑色，颗粒指数为40目，其它指标均满足相关规定要求。

[2] 张琛,汪海年,尤占平，等.橡胶沥青混合料和易性与压实特性的相关性[J].东南大学学报(自然科学版),2016(1):202-208.

  

表3 马歇尔试验的体积和强度指标测试结果混合料级配类型最佳油石比/%空隙率/%矿料间隙率/%沥青饱和度/%马歇尔稳定度/kN流值/mmSMA-136.54.617.565.09.55.2SMAR-136.04.516.964.611.44.7ARAC-134.74.016.266.512.14.2AC-134.53.815.866.79.84.4

3　水稳性能研究对比分析

沥青路面水稳病害是沥青路面病害主要类型之一，当沥青路面遇到水时，在车辆荷载反复作用下，沥青与骨料之间失去粘结性，将产生坑槽、块状裂缝、翻浆等病害。本研究根据沥青路面试验规程技术要求，分别采用冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验研究不同级配条件下的水稳性能，以冻融劈裂强度和残留稳定度两个指标判定橡胶沥青混合料的抗水损害能力。

3.1　冻融劈裂试验

依据规范《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)要求的温度，仪器、养护条件以及冻融时间等试验方法进行试验，试验结果见表4 。

  

表4 融劈裂试验测试结果混合料级配类型冻融前/MPa冻融后/MPa冻融劈裂强度/%SMA-130.940.7276.6SMAR-131.21.190.9ARAC-131.31.292.3AC-131.11.093.7

3.2　浸水马歇尔试验

根据测试结果分析，连续级配的残留稳定度、冻融劈裂强度比均大于间断级配混合料，分析其原因可能是，由于连续型级配空隙率较小，橡胶沥青与矿料之间能够更好地粘结融合，更容易压实，从前面的沥青饱和度试验结果可以推断出是橡胶沥青填充的更充分，因此连续型级配的橡胶沥青混合料水稳性能较好些，而间断级配橡胶沥青混合料中粗集料的相互嵌挤，橡胶沥青含量大，加上橡胶粉的作用，在击实过程中橡胶粉产生反弹作用，致使橡胶沥青与集料之间不能够很好地结合，密实度将产生缺陷，故抗水损害能力差于相应的连续级配混合料。

  

表5 浸水马歇尔试验测试结果混合料级配类型浸水前/kN浸水后/kN残留稳定度/%SMA-139.77.880.4SMAR-1310.99.587.2ARAC-1311.310.592.9AC-139.89.495.9

依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)的试验要求用成型正反面击实75次的标准马歇尔试件[7]，取2组，每组3个试件，试验取平均数为试验值，一组放置在60 ℃水浴中保温48 h，另一组放在60 ℃水浴中保温30 min，当试验到达一定时间时，分别测试其马歇尔稳定度，以浸水后48 h的马歇尔稳定与浸水后30 min的马歇尔稳定比值作为衡量混合料水稳性能的指标，试验结果见表5。

4　结论

总体而言，与普通沥青混合料相比，橡胶沥青沥青路面具有较好的路用性能和较长的使用年限。然而从本文试验的结果可以推断出不同级配对橡胶沥青混合料的影响程度也不尽相同，因此在实际工程应用过程中，选用合适级配的橡胶沥青混合料配合比能够更好地发挥橡胶沥青路面的功能。

参考文献：

[1] 谭军.纤维橡胶沥青混合料路用性能研究[D].长沙:长沙理工大学,2007.

本研究确定最佳沥青含量采用马歇尔试验方法[5,6]，以马歇尔体积指标、力学强度指标确定最佳沥青用量，最佳沥青含量条件下马歇尔试验的体积和强度指标测试结果见表3。

[3] 赖正林，谢军，钟卉.不同级配下橡胶沥青混合料路用性能的比较[J].公路工程，2012(5).

[4] 游金梅.不同级配纤维橡胶沥青混合料路用性能研究[J].公路工程,2015,40(1):217-220,224.

[5] 杨庆波.不同等级路面下橡胶沥青混合料水稳定性研究[J].交通科学与工程,2016,32(2):18-23.

式中，R为光电检测器的响应度，R为光电检测器的负载电阻.明显地，光程倍增光纤陀螺的解调输出信号相比于普通的干涉型保偏光纤陀螺增大了一倍，降低了陀螺这种微弱信号的采集难度，提高了陀螺系统的灵敏度.并且，可知奇、偶时隙的开环输出之间具有相关性，其中，奇数时隙中含有的是一次环行，而偶数时隙中含有三次环行.

[6] 张勤玲,杨保存,王成,等.再生橡胶颗粒沥青混合料水稳定性试验[J].兰州理工大学学报,2017,43(2):143-147.

[7] 史经春.不同级配橡胶沥青混合料疲劳性能研究[J].湖南交通科技,2014,40(4):38-40.