白玉鳳，王楠楠

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

塑料制品作為一種新型材料，因其成本低、防水性好、質(zhì)量輕等特點(diǎn)，近些年來在我國(guó)的應(yīng)用呈增長(zhǎng)趨勢(shì)[1]。食品包裝袋、塑料地膜、水杯等產(chǎn)品的生產(chǎn)都離不開塑料，這些產(chǎn)品在使用過后便成為廢棄塑料。隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)及資源可持續(xù)利用的愈發(fā)重視，大量的國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)采用廢舊塑料作為瀝青改性劑鋪筑路面的各項(xiàng)性能進(jìn)行了探索研究。周研等[2]使用熒光顯微鏡觀察了廢舊塑料對(duì)改性瀝青高溫穩(wěn)定性能的影響。白啟榮[3]對(duì)原樣瀝青和塑料改性瀝青的三大指標(biāo)進(jìn)行了分析對(duì)比，提出廢舊塑料改性瀝青可以提升改性瀝青的高溫性能。李春歌[4]圍繞干法制得的廢舊塑料改性瀝青在混合料中的分散狀態(tài)及干法瀝青混合料的路用性能做了大量的研究，研究成果表明廢舊塑料改性瀝青混合料具有良好的水穩(wěn)定性、低溫抗裂性及高溫穩(wěn)定性。楊錫武[5]用紅外光譜分析了改性前后瀝青的組分成分變化，結(jié)果表明，廢舊塑料可以提升改性瀝青的高溫穩(wěn)定性及存儲(chǔ)穩(wěn)定性。王聲毅等[6]分析對(duì)比了廢舊塑料改性瀝青和SBS改性瀝青混合料的各項(xiàng)性能差異，試驗(yàn)結(jié)果表明廢舊塑料與SBS改性瀝青混合料的路用性能相近，可用于道路施工中的SMA瀝青混合料。

綜上所述，使用廢舊塑料作為瀝青改性劑，可以有效地提升瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性等路用性能。但現(xiàn)有的研究中，廢舊塑料的摻量多憑經(jīng)驗(yàn)確定，鮮有研究具體給出廢舊塑料的合理摻量。因此本研究通過車轍實(shí)驗(yàn)、凍融劈裂實(shí)驗(yàn)和低溫彎曲實(shí)驗(yàn)對(duì)不同廢舊塑料（CRP）摻量對(duì)混合料路用性能的影響進(jìn)行了深入的研究，在考慮路面性能及經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，確定最佳的廢舊塑料（CRP）摻量，以指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

1 試驗(yàn)材料

1.1 基質(zhì)瀝青

本研究中使用的瀝青為韓國(guó)SK-70號(hào)基質(zhì)瀝青，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）規(guī)定進(jìn)行操作[7]，對(duì)所用基質(zhì)瀝青的主要性能進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，其主要技術(shù)指標(biāo)見表1所示。

表1 基質(zhì)瀝青性能測(cè)試結(jié)果

1.2 CRP改性劑

采用目前常用的濕法工藝制備CRP改性瀝青及混合料，具體步驟是將SK-70號(hào)基質(zhì)瀝青加熱至170℃，將計(jì)算好摻量的CRP改性劑慢慢加至基質(zhì)瀝青中，使用攪拌儀進(jìn)行攪拌，使CRP在基質(zhì)瀝青中均勻分散。再使用高速剪切機(jī)以3 000轉(zhuǎn)/min在180℃下攪拌制得CRP改性瀝青。本研究中使用的CRP摻量為 4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%、6.5%、7.0%、7.5%、8.0%。

1.3 集料配合比設(shè)計(jì)

圖1 AC-13設(shè)計(jì)級(jí)配曲線圖

本研究中使用的集料為石灰?guī)r，級(jí)配為AC-13如圖1所示。根據(jù)馬歇爾設(shè)計(jì)方法確定的普通瀝青混合料和CRP改性瀝青混合料的油石比為4.4%和4.2%。與普通瀝青混合料相比，CRP改性瀝青混合料對(duì)最佳油石比的影響不大。

2 CRP改性瀝青性能研究

采用常用的瀝青性能評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)不同CRP摻量下改性瀝青的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，即針入度、軟化點(diǎn)、延度和黏度，這些指標(biāo)是目前常用的瀝青性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。不同摻量的改性瀝青性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果見圖2所示。

圖2 不同CRP摻量改性瀝青性能試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

隨著改性瀝青中CRP改性劑摻量的增加，改性瀝青的針入度增加，軟化點(diǎn)降低，且隨著CRP摻量的增加，改性瀝青針入度和軟化點(diǎn)的變化幅度降低，這表明CRP改性劑的添加可以增強(qiáng)改性瀝青的高溫穩(wěn)定性。但隨著CRP摻量的增加，改性瀝青的低溫延度顯著降低，但低溫延度指標(biāo)能否評(píng)價(jià)改性瀝青的低溫性能及與瀝青混合料低溫性能的相關(guān)性還存在爭(zhēng)議，有待進(jìn)一步研究。此外，當(dāng)CRP摻量超過5.5%時(shí)，改性瀝青的黏度超過規(guī)范要求，為了不對(duì)施工和易性造成過大的影響，在施工中有必要控制改性瀝青中CRP改性劑的摻量。

3 改性瀝青混合料路用性能試驗(yàn)研究

3.1 不同摻量改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)研究

瀝青路面的高溫穩(wěn)定性是指在夏季高溫時(shí)，混合料在車輪荷載的長(zhǎng)期反復(fù)作用下抵抗永久變形的能力。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）中“T0719—2011 瀝青混合料車轍試驗(yàn)”中所規(guī)定的方法，對(duì)不同CRP摻量的瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果見圖3所示。

試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)CRP改性后的瀝青混合料其高溫穩(wěn)定性遠(yuǎn)超規(guī)范要求。隨著CRP摻量的增加，混合料的動(dòng)穩(wěn)定度也隨之增加。廢舊塑料對(duì)瀝青混合料的高溫性能的提升效果顯著，但隨著CRP摻量由6.5%增長(zhǎng)到8.0%，高溫穩(wěn)定性提升有限，因此基于性價(jià)比的考慮，瀝青混合料中CRP的摻量不宜超過6.5%。

3.2 不同摻量改性瀝青混合料的低溫抗裂性試驗(yàn)研究

在瀝青各種類型的早期損害中，有將近80%的損害是與路面的水穩(wěn)定性相關(guān)的，瀝青混合料的水穩(wěn)定性主要依靠瀝青與集料間的相互作用，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）中“T0729—2000瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)”所規(guī)定的方法，在試驗(yàn)溫度為25℃和加載速率為50 mm/min的試驗(yàn)條件下進(jìn)行瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)，以檢驗(yàn)其水穩(wěn)定性，試驗(yàn)結(jié)果見圖4所示。

圖4 不同CRP摻量瀝青混合料的凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

試驗(yàn)結(jié)果表明，廢舊塑料改性瀝青混合料的劈裂抗拉強(qiáng)度比TSR遠(yuǎn)超規(guī)范要求，且隨著廢舊塑料摻量的增加，TSR值也隨之增長(zhǎng)，當(dāng)廢舊塑料改性劑摻量達(dá)到8.0%時(shí)，瀝青混合料的劈裂抗拉強(qiáng)度比達(dá)到了88.4%，較之普通瀝青混合料提升了10.3%。這主要是因?yàn)樘砑覥RP對(duì)瀝青進(jìn)行改進(jìn)，提升了改性瀝青的黏度，進(jìn)而提升了瀝青與集料間的黏附力，從而提升了瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

3.3 不同摻量改性瀝青混合料的低溫抗裂性能試驗(yàn)研究

通過低溫彎曲試驗(yàn)對(duì)瀝青混合料的低溫性能進(jìn)行檢測(cè)。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）中“T 0715—2011 瀝青混合料彎曲試驗(yàn)”所規(guī)定的方法，在試驗(yàn)溫度為-10℃±0.5℃和加載速率為50 mm/min的試驗(yàn)條件下進(jìn)行瀝青混合料的低溫彎曲試驗(yàn)，以檢驗(yàn)不同CRP摻量下瀝青混合料的低溫抗裂性能，試驗(yàn)結(jié)果見圖5所示。

圖5 不同CRP摻量瀝青混合料的低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

試驗(yàn)結(jié)果表明，CRP摻量在4.0%～5.5%時(shí)，瀝青混合料的低溫抗裂性隨著CRP摻量的增加而增加。但隨著CRP摻量的進(jìn)一步增加，瀝青混合料的低溫抗裂性逐漸減弱。因此，CRP的摻量應(yīng)控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，綜合考慮其他路用性能及改性瀝青相關(guān)性能，本研究建議在實(shí)際工程中改性瀝青CRP的最佳摻量應(yīng)控制在5.5%左右。

4 結(jié)語

本文通過室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)不同CRP摻量下的瀝青混合料路用性能的影響做出了探究，得到了以下結(jié)論：

a）從不同CRP摻量的改性瀝青的常規(guī)性能三大指標(biāo)和黏度性能指標(biāo)上來看，CRP的添加可以明顯改善改性瀝青的高溫性能。但CRP的摻量增加會(huì)使改性瀝青的黏度超過規(guī)范要求，因此有必要控制改性瀝青中CRP改性劑的摻量。

b）CRP的添加可以改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性，但隨著CRP摻量的增加，改善效果逐漸降低，處于經(jīng)濟(jì)性的考慮，建議改性瀝青中CRP的最佳摻量應(yīng)在5.5%左右。