摘 要

我们国家的马路总长度已经达到了446.4万公里，占据全球首位，特别的是已经使用时间超过10年的沥青路面达到150.5万公里，按我国沥青道路规范要求的设计使用寿命为15年计算，未来几年我国将处于道路维修与养护的高峰期，亟需性能优异的路面维修养护材料。本文依托武汉市公路管理处科技计划项目“橡胶高黏高弹沥青道路快速修补与养护技术”，针对沥青路面的力学性能和抗滑性能逐步下降，局部出现裂纹、松散、坑槽等病害问题，利用橡胶高粘高弹改性沥青制备超薄磨耗层材料来改善路面的抗滑性能与行车舒适性能，来提升道路的服役寿命。

研究了表面活化橡胶粉、增粘组分（帖烯树脂）、增容组分（糠醛油）、增塑组分（邻苯二甲酸二丁酯）对沥青的针入度、软化点、5℃延度、粘韧性和弹性恢复的影响规律，制备出了粘聚力性能、粘弹性能符合要求的橡胶高粘高弹沥青。研究了矿料级配、沥青用量对高粘高弹超薄磨耗层材料各项性能指标的影响规律，结果表明：利用橡胶高粘高弹沥青制备的SMA-10和AC-10C型混合料具有特备优良的高温稳定性能和水稳定性能，高粘高弹沥青的SMA-10的最佳油石比为6.2%，空隙率为3.8%，马歇尔稳定度为14.89kN，浸水残留稳定度为93.6%，冻融劈裂强度比为95.2%，动稳定度为8109次/mm；高粘高弹AC-10C的最佳油石比为5.6%，空隙率为4.9%，马歇尔稳定度为13.70kN，浸水残留稳定度为93.1%，冻融劈裂强度比为93.2%，动稳定度为6362次/mm。

本文研制的高粘高弹SMA-10和AC-10C沥青混合料，满足摊铺厚度为20-25mm的超薄磨耗层施工要求，可有效提升破损路面的使用性能，延长沥青道路路面的使用寿命。

关键词：橡胶；高粘高弹沥青；超薄磨耗层；力学性能；路用性能

Abstract

Our national highway traffic total mileage has reached 4.464 million kilometers, ranking first in the world, and more than 10 years of service time of asphalt pavement reached 1.505 million km. According to the standard of our country required design life of 15 years, in the coming years, China will be at the peak of the road maintenance and conservation, excellent performance of road repair and maintenance materials are needed. This paper relies on the Science and Technology in Wuhan City Highway Management Project "high-elastic rubber high viscosity asphalt road fast repair and maintenance technology", The research on the mechanical properties and skid resistance have gradually declined in the asphalt pavement, road surface localized disease problems such as cracks, loose, pits, etc. The use of high viscosity elastic rubber modified asphalt prepared wear thin layer of material to improve the skid resistance of the road surface and driving comfort and improve the service life of the road.

This experimental study many substances, such as surface active rubber powder, tackifying component (posts terpene resins), compatibilizing component (furfural oil), a plasticizing component (dibutyl phthalate),and the law of influence on bitumen softening point, 5 ℃ ductility, toughness, sticky, elastic recovery. The study prepared the cohesion and viscoelasticity excellent high viscosity elastic rubber modified asphalt. The influence of aggregate gradation and asphalt content on the performance indexes of the ultra-thin wear layer of high viscosity and high elasticity is studied, The results showed that the high temperature stability and water damage resistance of SMA-10 and AC-10C prepared by rubber high viscosity high elastic asphalt, The optimum asphalt content of SMA-10 with high viscosity and high elasticity is 6.2%, the void fraction is 3.8%, the Marshall stability is 14.89kN, the stability of water immersion residual is 93.6%, the ratio of freeze-thaw splitting strength is 95.2%, and the dynamic stability is 8109 times /mm; The optimum asphalt content of AC-10C with high viscosity and high elasticity is 5.6%, the void fraction is 4.9%, the Marshall stability is 13.70kN, the stability of water immersion residual is 93.1%, the ratio of freeze-thaw splitting strength is 93.2%, and the dynamic stability is 6362 times /mm.

In this paper, the development of high viscosity and high elastic SMA-10 and AC-10C asphalt mixture, meet the paving thickness of 20-25mm ultra-thin wear layer construction requirements, it can effectively improve the use of damaged pavement performance and prolong the service life of the road.

Key words: rubber; asphalt with high viscosity and high elastic; ultra thin layer；mechanical property；road performance

目录

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2国内研究现状 3

1.3 研究的内容、目标和技术路线 4

1.3.1 研究内容 4

1.3.2 研究目标 5

1.3.3 采用的技术路线 5

第2章原材料与试验方法 7

2.1 原材料 7

2.1.1橡胶高粘高弹沥青原材料 7

2.1.2矿料 10

2.1.3 矿粉 12

2.1.4 纤维 12

2.2试验方法 13

2.2.1 水稳定性能测试方法 13

2.2.2高温性能测试方法 14

第3章高粘高弹沥青制备及其性能研究 15

3.1新型高粘高弹沥青的开发思路 15

3.2 新型高粘高弹沥青的制备工艺 16

3.2.1 橡胶粉表面改性工艺 16

3.2.2制备工艺参数研究 17

3.3 各组分掺量对高粘高弹沥青性能的影响规律研究 19

3.3.1表面活化橡胶粉 19

3.3.2 耐候组分 21

3.3.3增粘组分 21

3.3.4增塑组分 22

3.3.5增容组分 22

3.3.6交联组分 23

3.4新型高粘高弹改性沥青性能研究 24

3.4.1粘度和粘韧性研究 24

3.4.2弹性恢复性能研究 24

3.4.3界面粘附性能 27

第4章超薄磨耗层材料设计、制备及性能研究 28

4.1 超薄磨耗层材料矿料级配设计及油石比的确定 28

4.1.1 SMA-10混合料配合比设计及油石比的确定 28

4.1.2 AC-10C混合料配合比设计及油石比的确定 31

4.2超薄磨耗层材料水稳定性能研究 33

4.3超薄磨耗层材料高温稳定性能研究 34

第5章结论 35

参考文献 36

致谢 37

第1章绪论

1.1 研究背景和意义

随着社会经济发展，我国公路交通建设随之蓬勃发展，公路交通总里程位居世界第一，总里程数已达到435.6万公里（截至2014年），其中，沥青路面占348.5万公里。一方面，沥青路面长期经受自然环境的作用，沥青与集料不断发生着物理变化与化学变化，使得沥青混合料的粘结性能变差，集料易剥落形成坑槽等病害；另一方面，我国汽车数量也在急剧增加，使得市内与城际交通量显著增大，在行车载荷、车轮碾压与磨损的作用下，路面力学性能和抗滑性能逐步下降，局部出现裂纹、松散及路面渗水，进而引起路面加速破坏，不仅降低了行车的舒适度，还增加了驾驶车辆的危险性。因此，以上因素决定了我国未来几年将处于沥青道路维修和养护的高峰期内。

公路交通规模随之不断增大，交通特点对道路工程材料的综合性能（耐久性、行车舒适性、功能性）也提出了更高的要求。近些年，在交通压力逐渐增大的技术背景下，国内外研究机构相继开发出多种改性类沥青材料，以提升道路材料性能。与此同时，随着我国汽车工业的进一步的发展，每年都产生非常多的废弃橡胶轮胎难以处置，这种情况会造成严重环境污染。将废弃轮胎破碎加工成橡胶粉并用于改性，既有利于技术创新，也有利于环境保护。