橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能的影响因素
废旧橡胶颗粒沥青路面自应力除冰雪方法综述
废旧橡胶颗粒沥青路面自应力除冰雪方法综述摘要：路面积雪结冰是我国北方冰雪地区常见的现象，及时有效地清除道路路面上的冰雪对于保障交通安全和畅通都具有重要的现实意义。
论述了橡胶颗粒沥青路面自应力除冰雪的机理，探讨了目前道路路面除冰雪技术的种类和方法。
并对废旧橡胶颗粒沥青路面自应力除冰雪技术的现状和应用前景进行了展望。
关键词：橡胶颗粒；沥青路面；自应力除冰雪冰冻地区占我国国土面积的75%。
寒冷的冬季，道路表面的积雪在低温与行车荷载的作用下，非常容易形成薄冰层，严重威胁道路交通安全。
据初步测试，沥青路面的摩擦系数在冰雪条件下将降低51%-74%。
路面附着系数降低，汽车的行驶稳定性变差，常会导致行车方向失控，制动失效，制动距离明显延长，而且驾驶员在冰雪路面上行驶，由于受到强光反射刺激，易产生雪盲现象，进而导致交通事故频繁发生，威胁人民群众生命和财产安全。
据统计，因道路积雪结冰造成的交通事故占冬季交通事故总量的35%以上[1]。
在我国北方气候寒冷，城市的道路交通常会受到冰雪的危害。
尤其是在降雪大和冻融交替的情况下，路面呈冰雪状态，常需动用大量的人力、物力来解决冻害的影响。
不仅造成交通严重拥挤，同时也严重影响了人民的正常生活。
寻找有效可行的方法来预防路面冻结乃是现在城市道路建设的当务之急[2]。
随着汽车工业的发展，世界上每年大约产生废旧轮胎10亿多条。
我国每年约产生废旧橡胶64万多吨，其中50%以上为废旧轮胎[3-6]。
随着我国节约型社会政策日趋明显，旧路改造以及城市低噪音的环保路面快速增加，橡胶颗粒沥青路面在我国的规模化应用为时不远[7-9]。
本文对橡胶颗粒沥青路面在道路工程中的应用作了全面的总结，旨在为我国橡胶颗粒沥青在道路上的综合利用提供参考[10]。
1 沥青路面自应力除冰雪技术的机理汽车废旧橡胶经破碎后，呈粒径大小不同的颗粒状，具有良好的弹性，针对这一特点，在沥青混合料中添加了具有高弹特性的橡胶颗粒材料，使得路表面冰层的受力状态和冰雪层与路面的结构状态发生了改变，为抑制道路路面的积雪结冰问题提供了新的解决方案。
橡胶沥青结合料性能影响因素分析
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图５ 搅 拌 温 度 对 橡 胶 沥 胃 粘 度 的 影 响
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基 质 沥 青 的 感 温 性 和 弹 性 恢 复 ．并 且 随 着 胶 粉 掺 量 和 搅 拌 时 间 的延 长 ， 种对 Ｐ和 弹性 恢 复 的 改 善将 愈 加 明显 。 这 Ｉ
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橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能的影响因素
橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能的影响因素
周纯秀;谭忆秋
【期刊名称】《建筑材料学报》
【年(卷),期】2009(012)006
【摘要】为了明确橡胶颗粒沥青混合料的除冰雪性能,通过室内模拟试验方法,研究了橡胶颗粒掺量及分布层位、冰层厚度和温度等对橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能的影响.研究结果表明,橡胶颗粒越靠近混合料上表面、掺量越大、橡胶颗粒沥青混合料面层厚度越大,其除冰雪效果越好;随温度的降低和冰层厚度的增大,橡胶颗粒沥青混合料的除冰雪效果逐渐减弱.
【总页数】4页(P672-675)
【作者】周纯秀;谭忆秋
【作者单位】哈尔滨工业大学,交通科学与工程学院,黑龙江,哈尔滨,150090;哈尔滨工业大学,土木工程学院,黑龙江,哈尔滨,150090;哈尔滨工业大学,交通科学与工程学院,黑龙江,哈尔滨,150090
【正文语种】中文
【中图分类】U414
【相关文献】
1.橡胶颗粒沥青混合料在冰雪地区道路的应用 [J], 赵雅琴
2.橡胶颗粒沥青混合料路面除冰雪性能研究 [J], 沈武宪
3.橡胶颗粒沥青混合料疲劳性能影响因素分析 [J], 芦国超
4.橡胶颗粒沥青混合料低温性能影响因素研究 [J], 李东彪;王国忠;于敏
5.自融冰雪路面橡胶颗粒沥青混合料配合比试验段设计初探 [J], 景清龙;李利利因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
融雪除冰剂对沥青混合料力学参数的影响分析
融雪除冰剂对沥青混合料力学参数的影响分析融雪除冰剂对沥青混合料力学参数的影响分析自驾车成为现代生活中的重要方式之一，而在寒冷的冬季路面结冰成为安全行车的一大隐患。
为了解决这一问题，融雪除冰剂被广泛应用于道路除冰作业中。
然而，融雪除冰剂对沥青混合料力学参数的影响成为人们关注的焦点。
沥青混合料常被用作公路路面材料，它由骨料、沥青、填料以及其他添加剂组成。
通过采集路面样品，模拟实际操作条件，以及基于室内试验来研究融雪除冰剂对沥青混合料力学参数的影响。
这为评估融雪除冰剂对路面材料的适应性和可行性提供了关键参考。
首先，融雪除冰剂的化学成分对沥青混合料的影响应得到关注。
研究发现，融雪除冰剂中常见的成分如氯化钠、硫酸钙、氯化钾等，对沥青混合料的力学参数有较大的影响。
氯化钠具有较强的腐蚀性，容易导致沥青混合料的破坏。
硫酸钙添加量较高时，会对沥青混合料的强度和稳定性产生负面影响。
而氯化钾会降低沥青混合料的柔性模量和剪切强度。
因此，融雪除冰剂应选择合适的化学成分，以减少对沥青混合料力学参数的不利影响。
其次，融雪除冰剂的使用浓度对力学参数的影响也值得研究。
实验结果显示，当融雪除冰剂的浓度过高时，沥青混合料的抗剪强度和抗压强度都会下降。
因此，在实际应用中，应根据具体路段的冰雪情况，选择适当的浓度进行使用，以保证路面的安全和耐久性。
此外，融雪除冰剂的施工时间和施工方式也会对力学参数产生影响。
研究表明，融雪除冰剂在混合料中的反应时间较短，需要在短时间内迅速与沥青发生反应。
否则，融雪除冰剂的化学成分可能会渗透到沥青混合料内部，导致力学参数的恶化。
因此，在实际施工中，应控制好施工时间和施工方式，以最大限度保证融雪除冰剂的作用，并避免对力学参数的不利影响。
总体而言，融雪除冰剂对沥青混合料力学参数的影响是需要关注的。
合理选择融雪除冰剂的化学成分、浓度以及施工时间和方式，可以减少对沥青混合料力学性能的负面影响。
此外，随着科学技术的进步，未来也可以通过研发新型的融雪除冰剂来进一步改善沥青混合料的力学参数，提高道路的安全性和可靠性。
沥青混合料低温性能影响因素分析
裂缝作 为我 国高等级沥青路面 的主要病害之 界值 指 标 是 沥 青 混 合 料 临界 弯 曲应 变 和弯 拉 强度 不仅 会 影 响 行 车 的 舒适 性 ， 且 水 会 沿 着 裂 缝 ２个 指 标 的综 合 ，用 它 来 评 价 沥 青 混 合 料 的低 温 而 进 人 沥青 路 面 体 内 ， 引起 路 面结 构 性 的破 坏 。 青 抗 裂 性 能 更 加 科 学 【， 关 研 究 成 果 也 验 证 该 指 沥 ５相 Ｊ 混 合料 低 温 抗 裂 性 能 与 沥 青 路 面 裂 缝 病 害 直 接 相 标 评 价 结 果 与 约 束 试 件 温 度 应 力 试 验 结 果 的一 致 关 ， 了提 高 路 面 的抗 裂 能 力 ， 须 提 高 沥 青 混 合 性 。 因此 ，该 研 究 过 程 中 已将 一 ０℃ 的小 梁 弯 曲 为 必 １ 料 的低 温 抗 裂 性 能 。 国内 外 已有 许 多 学 者 针 对 沥 试 验 评 价 沥 青 混 合 料 的低 温 性 能 ，分 别 采 用 弯拉 青 混合料 的低温性 能进行 了专题研究 】 。有些研 强 度 、 坏应 变 和 临界 应 变 能 密度 三个 指 标 ， 破 以临 究 针 对 沥 青 混 合 料 的低 温 性 能影 响 因 素 ，也 有 些 界 应 变 能 密 度 作 为 低 温 性 能 优 劣 的评 判 指标 。 研 究 针 对 沥 青 混 合料 的低 温 性 能评 价 方 法 。本 文 ２ 试 验 设 计 所述 的研究 ，在合理选择沥青混合料低温性 能评 价 指 标 的 基 础上 ， 过 合 理 的 试 验 方案 设 计 ， 析 通 分 该 研 究 的主 要 目的是 研 究 沥 青 混 合 料 低 温 性 了我 国高 速公 路 沥 青 路 面 建 设 过 程 中常 用 的几 种 能 的 影 响 ，参 考相 关 研 究 的研 究 结 论 可 知 ，胶 结 沥 青 混 合料 的低 温 性 能 及 影 响 因素 ，并 提 出相 关 料 、 级配类 型、 老化程度 以及空隙率是影响沥青混 的 建议 ， 导 材 料 的选 择 和 混合 料 的设 计 。 指 合 料 低 温性 能 的 主要 指 标 。 因此 ， 试 验 方 案设 计 该 过 程 中分 别 考虑 如 表 １ 列 的 因素 进 行 沥青 混合 所 １ 低 温 性 能 评 价 方 法 确 定 料 低 温 抗 裂 性 能 的分 析 。 国内外 针对沥青混合 料低温性能的评价试验 表 １ 试 验 方案设 计 考虑 的因素 表 及相 关 的评 价 指 标 有 多种 ， 合 相 关 的研 究 ， 要 综 主 包 括 ：等 应 变 加 载 破 坏 试 验 （ 间接 拉 伸 试 验 、 弯 曲 、 缩 试 验 ）蠕 变 试 验 （ 接 拉 伸 试 验 、 曲 、 压 、 间 弯 压缩试验 ）约束试件 温 度应力 试验 、 点 弯 曲 Ｊ 、 三 积 分 试 验 、 线 积 分试 验 等 。这 些 试 验 方 法 中 前 ｃ 两种方法简单 ， 般单位均能单独完成 ， 一 而后 两 种 上 述 试 验 方 案 的设 计 基 于 如下 考 虑 ： 方 法 虽 然 物 理 意义 更 明确 ，能 更 好 地 反 应 沥青 混 （ ） 虑 胶 结 料 因 素 时 ， 择 了 我 国 沥 青路 面 １考 选 合 料 的低 温 抗 裂 性 能 ， 试 验设 备 昂贵 、 备 试 件 建设 过 程 中应 用 最 普 及 的 Ｓ Ｓ改 性 沥 青 和 普通 沥 但 制 Ｂ 复 杂 ， 规 模 推 广 应 用存 在 一定 的 困难 。 大 青（ Ａ级 道 路 石 油 沥 青 ） ，拟 分 析 改 性 沥青 和普 通 我 国 技 术 规 范【采 用 一 ０℃低 温 弯 曲试 验 的 沥青 对 沥 青 混 合 料 低 温 性 能 的影 响 。 １ 破坏应变来评价沥青混合料的低温性能 ，低温弯 （ ） 考 虑 老化 程 度 因素 时 ， 别 考 虑 原 样 沥 ２在 分 曲试 验 简 单 易 操 作 ， 价 指 标 物 理 意 义 明确 ， 只 青 混合 料 、短期 老 化沥 青混 合料 和 长期 老化 沥 评 但 青 混 合 料 三 种 情 况 ， 中原 样 沥 青 混 合 料 为 在 拌 其 收稿 日期 ：０ ０ ０ — ５ ２ １— ２ ０ 锅 内拌 好 后 直 接 成 型 试 件 。 老 化 则 按 照 我 国规 而 作者简 介： 和 胜（ ９ ８ ， ， 周 １６ 一） 男 安徽 六安 人 ， 工程 师 ， 事公 从 路 建设 开发工作 。 范 中 的 Ｔ０ ３— ００试 验 方 法 进 行 ， 中 短 期 老 ｌ ７ ４ ２０ 其
融雪路面技术介绍
一、项目背景及研究意义在寒冷的冬季，许多公路与城市道路经常遭受冰雪的危害，降雪较大时基本呈冰雪路面状态，冰雪使路面附着系数大大降低，导致汽车打滑、制动距离显著延长，甚至刹车失灵、方向失控，造成严重的交通事故。
这些问题成为道路交通安全和人民生命、财产安全的重大隐患，因此冰雪路面问题一直困扰着道路养护部门。
世界各国为解决冬天道路结冰、积雪这一难题，大多是根据天气预报提早准备扫雪设备和工业盐水（或融雪剂），下雪后立即对主干道公路、城市道路进行清扫或洒盐水或洒融雪剂等，被动除雪化冰以减少或降低其不利影响。
人为除雪费时费力，而使用工业盐水和融雪剂又会造成宝贵的水资源浪费并产生环境污染。
路面冰雪问题一直困扰着世界各国交通部门，人们为此作了大量研究，探索出许多抑制、控制和消除冰雪的技术和方法。
二、国内外研究现状对路面积雪结冰的处理问题，各国道路管理部门多年来一直非常重视，而且作了大量的研究工作，探索出了多种清除道路表面积雪结冰的方法。
融雪技术是通过路面的特殊功能来融冰除雪，该类技术融冰除雪效果更彻底，但需要在铺设路面时就要做相应施工，初始投资较大。
通过在路面铺装材料内添加一定量的弹性颗粒材料(如由废旧轮胎加工而成的橡胶颗粒)，利用弹性材料局部变形能力较强的特性，通过路面在负荷状态下产生的自应力，使路面冰雪破碎融化，有效抑制路面积雪和结冰。
这类技术代表就是橡胶颗粒融雪路面技术。
这种技术不但可以有效提高路面的除冰雪能力，提高道路安全性能和运输效率，而且为废旧弹性材料的回收利用提供了新途径，该技术在欧美和日本等发达国家已有应用。
对于橡胶颗粒沥青混合料技术的研究开始于上世纪80年代末期。
对于此技术的研究，各国的研究和应用情况差别较大。
其中美国对于此项技术的研究开展较早。
Heitzman尝试将6.4mm~0.85mm的橡胶颗粒直接加入到断级配沥青混合料中用来代替部分石料，并将其用作磨耗层；Van Kirk,Jack L等人将一定粒径的橡胶颗粒掺于密级配沥青混合料中，用来替代部分石料以满足级配要求，同时部分改善沥青性能。
橡胶沥青性能试验及影响因素分析
橡胶沥青性能试验及影响因素分析摘要：随着汽车行业的飞速发展，使得废旧轮胎的黑色污染日趋严重。
但是，经过特殊生产工艺将其研磨成胶粉颗粒并通过干拌或湿拌的方法加入到沥青混合料中，不仅实现了绿色交通发展的理念，也改善了沥青路面的使用质量。
本文对橡胶沥青性能试验及影响因素进行分析。
关键词：橡胶沥青；性能试验；影响因素一、原材选择及橡胶沥青制备1、原材料选择本次试验橡胶粉选用深圳路海威20目橡胶粉，含水率为0.55%，检测密度为1.15g/cm3（满足1.10~1.20g/cm3要求）；基质沥青为中海油道路70#石油沥青，检测结果分别见表1，2。
表1 橡胶粉筛分结果表2 基质沥青检测结果1.2橡胶沥青的制备橡胶沥青是在已有研究成果的基础上加以改进的。
为了便于胶粉与基质沥青的有效胶联，将发育溶胀时间适当延长，促使胶粉吸收基质沥青中轻组分更加彻底，以增加沥青和胶质的含量。
橡胶沥青的制备工艺流程如图1所示。
图1 橡胶沥青的工艺流程二、胶粉物理性能的影响分析废胎胶粉按其来源不同，分为货车轮胎（斜交胎）和小轿车轮胎（子午胎简称为：小车轮胎）2大类。
它们的物理性差异在于细度。
为了分析的严谨性，胶粉统一取不同轮胎的胎背部位置胶粉。
在对70#石油沥青进行改性时，先设定18%的掺量。
温度为170℃时沥青测试指标汇总见表3。
当基质沥青加入胶粉后，由于胶粉与沥青网格结构体系的形成及二者之间化学传质作用，其指标均得到不同程度的改善。
从表3中可以看出，货车轮胎胶粉改性后的沥青在常温和高温性能方面均超过了小车轮胎胶粉的。
即在同目数的前提下，除了弹性恢复差别不大以外，货车轮胎胶粉改性沥青的软化点是小车轮胎胶粉改性沥青的1.1~1.3倍，其老化前车辙因子G*/sinδ是小车轮胎胶粉改性沥青的1.5~2.0倍，其老化后车辙因子G*/sinδ是小车轮胎胶粉改性沥青的1.6~2.1倍；货车轮胎胶粉改性沥青的抗疲劳因子G*•sinδ在300kPa左右，只占到上限5000kPa的6%，且均小于小车轮胎胶粉改性沥青的。
沥 青 混 合 料 抗 冻 融 性 能 的 分 析汇总
沥青混合料抗冻融性能的分析摘要：在基层或面层使用沥青混合料时经常发生冻融问题。
本文重点介绍了空隙率对沥青混合料抗冻融性能的影响以及沥青混合料低温抗裂性的评价方法。
关键词：沥青混合料冻融性空隙率评价方法1．试验原理及方法沥青路面低温裂缝现象是普遍而且具有危害性的,控制沥青路面低温缩裂就成为十分重要而又紧迫的任务。
这就需要一种科学的方法来评价沥青混合料的低温抗裂性。
目前国内外存在着许多种评价方法,本文选用了其中具有代表性的两种试验方法,即：约束试件温度应力试验(TSRST)和中国“八五”攻关推荐的低温弯曲蠕变试验。
通过常规试验结果分析空隙率对沥青混合料的抗冻融性的影响。
1．1约束试件温度应力试验(TSRST)约束试件温度应力试验(The thermalstress rest rainedspecimen test)又称冻断试验。
它能够模拟实际温度变化及混合料实际受力状况,较真实地反映出混凝土的低温抗裂性能。
从试验温度-应力关系曲线图上可以得到破断温度、破断强度、转折点温度、温度图冻断试验的温度应力曲线图曲线斜率dS/dT四个指标,其中转折点是指温度曲线由曲线变为直线的点,斜率是指直线部分的斜率。
破断温度越低其低温抗裂性越好,破断强度越高其抗裂性越好。
转折点温度及斜率是沥青混合料在冷却温度状态下流变特性的重要指标,转折点温度将温度应力曲线分成两部分,一部分反映应力松弛(曲线部分),另一部分没有了应力松弛(直线部分)。
转折点温度越低其低温抗裂性越好,它还可以预估开裂温度。
温度应力曲线斜率也是沥青混合料在冷却温度状态下流变特性的重要指标。
斜率值越大说明混合料在失去应力松弛能力后开裂得越快,其低温抗裂性越差。
1．2低温弯曲蠕变试验低温弯曲蠕变试验是“八五”攻关专题提出的评价沥青混合料低温抗裂性能的试验方法。
在同一试验条件下,蠕变速率越大表明其抗裂性能越好。
试验采用美国MTS公司生产的土壤沥青闭环液压伺服系统试验机。
橡胶颗粒沥青路面的除冰研究进展
道路桥梁Roads and Bridges30橡胶颗粒沥青路面的除冰研究进展肖慧胜（重庆交通大学土木工程学院，重庆 400074）中图分类号：U45 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2018）04-0030-01摘要：橡胶颗粒沥青路面除冰技术，是采用废旧轮胎粉碎成一定粒径的颗粒后加入到沥青混合料中，橡胶颗粒的掺入不仅使路面的除冰能力增强还使得路面的抗滑、降噪性能更好。
目前国内外对橡胶颗粒沥青混凝土除冰路面进行了广泛的研究，介绍了其力学模型、除冰机理、影响因素和力学性能。
本文对当前的研究状况进行了总结分析，使得我们对橡胶颗粒沥青除冰路面有了更深入的认识。
关键词：除冰机理；橡胶颗粒沥青混凝土路面；防冰雪路面；影响因素0 引言我国疆域辽阔，有大量公路位于寒冷地区，特别是在进入冬季后，我国北方和高海拔、高纬度地区的室外温度经常处于0度以下，传统路面在降雨或降雪后很快就会因为低温而结冰，导致路面湿滑，给行车和人员造成了巨大的安全隐患，每年因路面结冰造成的车祸也不胜枚举，为清除路面积冰，传统的方法就是在路面撒融雪剂，但融雪剂的过度使用会造成环境污染。
尔后出现了红外除冰雪、发热电缆除冰雪等方法，但因为造价高昂，只能在高速公路收费站等小范围内使用，后来研究人员发现在沥青混凝土中加入橡胶颗粒可以使路面有较好的破冰能力，因此大量的科研人员其进行研究，本文他们的研究进行了总结和阐述。
1 力学模型因为橡胶沥青混合料是一种新型的路面材料，要想了解其性能就得先对其建立力学模型，目前已有不少研究人员对其进行了研究，根据陈渊召的研究，建立了多步骤均匀化方法，然后将沥青混合料看作由多种不同尺寸和含量的集料、空隙以及基质沥青组成的多相复合材料。
因此建立了夹层复合材料两层嵌入式模型和多步骤多相细观力学模型，研究表明该细观力学模型是可靠的和有效的，可以用于评估低温下的橡胶颗粒沥青混合料的力学和除冰性能。
2 力学性能2.1 弹性模量李振霞通过调整橡胶沥青混合料中的橡胶颗粒的掺量（1%-3%）发现橡胶沥青混合料的弹性模量会随着橡胶颗粒的掺量的增加而降低，在保持橡胶颗粒掺量不变的情况下改变沥青胶浆的类型，发现混合料的弹性模量会随着胶浆模量的增加而增加。
橡胶颗粒沥青混合料低温抗裂性能的研究
橡胶颗粒沥青混合料低温抗裂性能的研究秦杉;任瑞【摘要】在普通AC-20沥青混合料基础上,掺入废旧轮胎橡胶颗粒,并采用抗弯拉强度和最大弯拉应变指标对其低温性能进行评价。
试验结果表明,抗弯拉强度越高,材料抵抗破坏的能力就越强,低温时收缩应力的能力也越强,沥青混合料的低温抗裂性能越好。
最大弯拉应变越大,表明沥青混合料在低温下能够承受的应变越大,沥青混合料的低温抗裂性能就越好。
因此,采用低温弯曲试验来评价掺橡胶颗粒的沥青混合料的低温抗裂性能是合理的。
%On the base of general AC-20 asphalt mixture,mixed with waste tire crumb rubber particles,and evaluate its low temperature performance with the index of flexural tensile strength and the largest flexure tensile strain.Test results showed that the higher the flexural tensile strength,the better of material ability to resist damage,at the same time,the ability of the low temperature shrinkage stress get stronger,the low temperature anti-cracking performance of asphalt mixture is better.The greater the largest flexure tensile strain,it show that the asphalt mixture can handle the greater strain in the low temperature,the low temperature anti-cracking performance of asphalt mixture is better.Therefore,it is reasonable to use low-temperature bending test to evaluate low temperature anti-cracking performance of asphalt mixture.【期刊名称】《内蒙古公路与运输》【年(卷),期】2011(000)005【总页数】3页(P32-34)【关键词】橡胶颗粒;沥青混合料;低温抗裂性能;弯曲试验【作者】秦杉;任瑞【作者单位】内蒙古伊泰煤炭公司,内蒙古鄂尔多斯017000;鄂尔多斯公路工程质量监督站【正文语种】中文【中图分类】U414.75我国的道路沥青主要采用石蜡基原油炼制，沥青的温度敏感性较大，修成的路面往往夏天泛油发软，冬天发脆开裂，遇雨松散、坑槽，早期破坏严重。
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第12卷第6期2009年12月建 筑 材 料 学 报J OU RNAL OF BU ILDIN G MA TERIAL SVol.12,No.6Dec.,2009收稿日期:2008211203;修订日期:2009206224基金项目:“十一五”国家科技支撑计划重点项目(2006BAJ 18B05);西部交通建设科技项目(200331882007)第一作者:周纯秀(1977—),女,黑龙江兰西人,哈尔滨工业大学副教授,工学博士.E 2mail :zcxhit @ 文章编号:100729629(2009)0620672204橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能的影响因素周纯秀1,2, 谭忆秋1(1.哈尔滨工业大学交通科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150090;2.哈尔滨工业大学土木工程学院,黑龙江哈尔滨150090)摘要:为了明确橡胶颗粒沥青混合料的除冰雪性能,通过室内模拟试验方法,研究了橡胶颗粒掺量及分布层位、冰层厚度和温度等对橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能的影响.研究结果表明,橡胶颗粒越靠近混合料上表面、掺量越大、橡胶颗粒沥青混合料面层厚度越大,其除冰雪效果越好;随温度的降低和冰层厚度的增大,橡胶颗粒沥青混合料的除冰雪效果逐渐减弱.关键词:道路工程;橡胶颗粒沥青混合料;除冰雪性能中图分类号:U414 文献标志码:AStudy of De 2icing Performance of Crumb Rubber G ranular Asphalt MixtureZ HOU Chun 2x i u1,2, T A N Yi 2qi u1(1.School of Transportation Science and Engineering ,Harbin Institute of Technology ,Harbin 150090,China ;2.School of Civil Engineering ,Harbin Institute of Technology ,Harbin 150090,China )Abstract :In order to ascertain t he de 2icing performance of crumb rubber granular asp halt mixt ure (CR 2GAM ),t he influence factors including t he quantity and t he position of crumb rubber granular ,t he t hick 2ness of ice layer and t he temperat ure were st udied.Result s indicate t hat t he de 2icing performance of CR 2GAM becomes better when t he quantities of crumb rubber granular and t he t hickness of CR GAM layer in 2crease and t he po sition of crumb rubber granular is clo ser to t he surface of t he mixt ure.K ey w ords :road engineering ;crumb rubber granular asp halt mixt ure (CR GAM );de 2icing performance 橡胶颗粒沥青混合料是将废旧橡胶轮胎破碎成一定形状和粒径的颗粒、以骨料的形式直接添加于沥青混合料中,用以代替部分集料而形成的新型沥青混合料[1].橡胶颗粒的高弹特性改变了沥青路面表面冰雪层的受力状态和冰雪与路面的黏结状态,从而可有效抑制路面积雪结冰.而且,橡胶颗粒沥青混合料的应用为废旧橡胶轮胎的回收利用提供了科学、有效的途径[224].目前,关于橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能的研究尚不完善.笔者采用室内模拟试验方法,开展了橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能影响因素及其影响规律的探索性研究.1 试验方法及材料组成1.1 试验方法由于车辙试验可以很好地模拟路面上车轮行驶的实际情况,而且操作简单,试验结果直观[526],因此,本研究采用车辙试验仪器,进行了橡胶颗粒沥青混合料(以下简称为混合料)除冰雪性能的研究.试验在温度控制室内完成,控制精度为±0.2℃.1.2 混合料的级配组成试验采用的混合料级配如表1所示,沥青用量为6.2%,橡胶颗粒的级配组成为4.75mm 颗粒占60%;1.18mm 颗粒占30%;0.6mm 以下颗粒占10%.如无特殊说明,本文中的用量、掺量等均为质量分数.表1 混合料的级配组成T able 1 G rad ation of mixtureSieve size/mm 19.016.013.29.5 4.75 2.36 1.180.60.30.150.075Percent passing/%100.0100.089.362.644.844.834.127.220.515.17.02 试验及结果分析2.1 评价方法和评价指标为了定量分析橡胶颗粒沥青混合料的除冰雪性能,根据室内模拟试验中冰层破坏的性状,借鉴路面损坏状况的评价方法[728],提出了破碎率(R C ,%)这个评价指标.该指标综合考虑了裂纹形式、长度等因素,其计算公式如下:R C =C A +λLA(1)式中:C A 为龟裂及块裂的总面积,cm 2;L 为单根裂纹总长度,cm ;λ为将单根裂纹长度换算成面积的影响系数,一般取0.3;A 为测试总面积,cm 2.块裂及龟裂面积可直接测量,按平行于试验轮走行方向的外接矩形面积计算.对于单根裂纹,量测实际长度后取其计算宽度为0.3折算成面积.2.2 影响因素分析(1)橡胶颗粒分布层位的影响本试验分别按照3种工况进行.工况1:橡胶颗粒沥青混合料(橡胶颗粒掺量为6%);工况2:在普通沥青混合料表面压入一层4.75mm 的橡胶颗粒,橡胶颗粒满布于试件表面;工况3:普通沥青混合料.试件厚度均为3cm ,试验温度为0℃,冰层厚度为2.5mm 左右.车轮走行15min 后3种工况的试件表面冰层破碎情况如图1所示.(a )Condition1(b )Condition2(c )Condition 3图1 橡胶颗粒分布层位影响试验对比图Fig.1 Test pictures showing effect of granulated crumb rubber position 在试验中发现,对于橡胶颗粒沥青混合料试件(工况1),在车轮运行50次时,突出试件表面的橡胶颗粒周围即开始出现辐射状裂纹,随车轮走行次数的增加,橡胶颗粒顶面的冰层破碎,而且冰裂纹向外扩展迅速,破碎面积较大;对于工况2,车轮运行126次后,橡胶颗粒周围开始出现辐射状裂纹,橡胶颗粒顶面冰层破碎程度在荷载作用初期较为明显,但裂纹扩展范围相对较小;对于工况3,车轮走行15min 后,试件表面冰层没有任何变化,自始至终未出现裂纹或破碎现象. 研究中还对车轮走行20min 后试件表面的冰层破碎率进行了计算,结果为:工况1和工况2的冰层破碎率分别为26.7%和20.5%,工况3的冰层破碎率为0.在有橡胶颗粒存在的情况下,混合料表面的冰层破碎率较大,而普通沥青混合料表面的冰层破碎率为零,其表面始终未出现裂纹或破碎现象.而且,橡胶颗粒沥青混合料表面的冰层破碎率最大.出现上述现象的原因是,低温下的橡胶颗粒仍保持着高弹性能,在行车荷载的作用下,突出的颗粒产生了弹性变形,而其周围石料的变形相对较小,结果在橡胶颗粒周围产生应力集中,使颗粒表面及其周围的薄冰破碎.另外,路面结构的整体变形也加剧了冰层裂纹的扩展,促进了冰层的破碎.(2)橡胶颗粒沥青混合料面层厚度的影响本试验采用橡胶颗粒掺量为4%的混合料,试件面层厚度分别为3,6cm ,试验温度为-3℃,冰层厚度均为1.5mm 左右.车轮走行30min 后,面层厚度不同试件的表面冰层破碎情况如图2所示;其冰层破碎率分别为32.7%和40.3%. 由此可见,在其他条件相同的情况下,橡胶颗粒沥青混合料面层厚度越大,其除冰效果越好.车轮走376 第6期周纯秀,等:橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能的影响因素 (a )Surface course t hickness 3cm(b )Surface course t hickness 6cm图2 面层厚度影响试验对比图Fig.2 Contrast pictures showing effect of thickness行一定次数以后,试件表面的冰层均出现了裂纹,且随着作用次数的增加,裂纹逐渐扩展,冰的破碎面积逐步加大;面层厚度为6cm 的试件其表面冰层出现裂纹的时间要早于面层厚度为3cm 的试件,且破碎面积更大.(3)橡胶颗粒掺量影响 本试验对橡胶颗粒掺量分别为2%,4%和6%的橡胶颗粒沥青混合料进行了除冰试验.混合料层厚3cm ,冰层厚1.5mm 左右,温度为0℃.试验中对冰层破碎情况进行了观测(见图3),并对车轮走行20min 后试件表面的冰层破碎率进行了量测,所得结果为:橡胶颗粒掺量为2%,4%和6%的试件表面冰层破碎率分别为27.6%,38.7%和46.9%. 试验结果表明,橡胶颗粒掺量越大,橡胶颗粒沥青混合料的除冰效果越好.橡胶颗粒掺量为2%时,橡胶颗粒沥青混合料表面的橡胶颗粒分布密度较小,在外荷载作用下,面层表面的冰层几乎没有任何变化,仅仅在橡胶颗粒周围出现少量裂纹;而橡胶颗粒掺量为4%和6%的橡胶颗粒沥青混合料表面的冰层则出现明显裂纹;观测还发现,随着橡胶颗粒掺量增大,裂纹出现时间提前,车轮走行一定次数后冰层的破碎率增大.(4)冰层厚度影响在试验温度为-1℃,橡胶颗粒掺量为4%,面层厚度为4cm 的情况下,分别对冰层厚度为2,4,10mm 的试件进行了试验观测(见图4),并对车轮走行30min 后试件表面的冰层破碎率进行了量测,所得结果为:冰层厚度为2,4,10mm 的试件其冰层破碎率分别为28.7%,15.6%和5.4%.(a )2%(b )4%(c )6%图3 橡胶颗粒掺量影响试验对比图Fig.3 Contrast pictures showing effect of use level of granulated crumb rubber(a )2mm (b )4mm (c )10mm图4 冰层厚度影响试验对比图Fig.4 Contrast pictures showing effect of ice thickness476建 筑 材 料 学 报第12卷 试验结果显示,冰层厚度的变化对橡胶颗粒沥青路面的除冰效果影响较大:随着冰层厚度增加,橡胶颗粒沥青路面的除冰效果逐渐减弱;冰层厚度越小,试件表面冰层的裂纹出现越早,且随车轮走行次数的增加,冰的破碎更为严重.从试验结果看,在车轮走行次数一定的条件下,随冰层厚度增加,冰层破碎率呈现减小的趋势.这说明,橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能的发挥受冰层厚度的影响,冰层厚度过大时,橡胶颗粒沥青混合料已不足以引起其表面冰层开裂破碎.(5)温度影响在不同温度条件下,测试了面层厚度为3cm,橡胶颗粒掺量均为4%试件的除冰雪效果,其冰层破碎情况见图5.结果显示:-1,-5,-10,-17℃下试件的冰层破碎率分别为35.4%,8.8%,2.0%和0.(a)-1℃(b)-10℃(c)-17℃图5 温度影响试验对比图Fig.5 Contrast pictures showing effect of temperature 试验结果表明,在温度相对较高的情况下,表面冰层裂纹出现较早,且破碎率较大;随温度降低,裂纹出现的初始时间延后,且冰层破碎率呈现递减的趋势;当温度低于-12℃时,冰层破碎率接近于0,冰层表面几乎不发生任何变化.由此可知,在温度为负的条件下,温度越高,试件表面的冰层越易破碎;随着温度降低,橡胶颗粒沥青路面的除冰效果减弱.3 结语1.室内研究结果表明,与普通沥青混合料相比,橡胶颗粒沥青混合料的除冰雪性能显著.2.橡胶颗粒沥青混合料的除冰雪性能受材料组成等诸多因素的影响;橡胶颗粒分布越靠近上表面、橡胶颗粒掺量及橡胶颗粒沥青混合料面层厚度越大,则其除冰雪效果越好.综合考虑橡胶颗粒沥青混合料高低温性能和耐久性等方面的要求,橡胶颗粒掺量宜控制在6%以内.3.橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能的发挥受温度和冰层厚度等外界环境条件的影响,说明橡胶颗粒沥青混合料除冰雪性能具有一定的适用范围.参考文献:[1] CHIPPS J F.The Industrial manufacture of tire rubber modi2fied asphalt s wit h enhanced rheological performance and im2proved longevity[D].Texas:Texas A&M University,2001:15218.[2] FWA T F,ON G B K.Effect s of moisture in aggregates on per2formance of asphalt mixt ures[R].Washington D C:[sn],1993:28285.[3] State of California Depart ment of Transportation.Asphalt rub2ber usage guide[S].2003:124.[4] FRAN TZIS P.Crumb rubber2bitumen interactions:Cold2stageoptical microscopy[J].Journal of Materials in Civil Engineer2ing/ASCE,2003,9(10):4192426.[5] 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