CN110590236B - 一种橡胶改性沥青混合料及其制备方法和路面结构 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种橡胶改性沥青混合料及其制备方法和路面结构，该橡胶改性沥青混合料包括石料65～85份、橡胶颗粒1～6份、硅烷偶联剂3～9份、聚合单体5～13份和沥青；沥青混合料的油石比为4～6％，石料至少包括硅酸盐石料。通过向沥青混合料中加入硅烷偶联剂和聚合单体，能够提高橡胶与石料之间的结合力。

Description

一种橡胶改性沥青混合料及其制备方法和路面结构
技术领域
本申请属于路面建造技术领域，具体涉及一种橡胶改性沥青混合料及其制备方法和路面结构。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本申请的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
在我国北方，由于冬季气候寒冷致使路面积雪积冰的问题非常严重，不仅影响交通安全，而且制约道路运输效率和经济发展，为此寻求科学有效的路面除冰雪技术成为重要的研究方向。
经研究发现使用橡胶改性沥青混合料来铺设路面，能够提高路面的除冰雪能力，同时，橡胶改性沥青混合料的应用还为回收废旧轮胎橡胶提供了新途径。但是，本申请的发明人研究发现橡胶改性沥青混合料在应用中容易出现脱粒、掉粒的问题，国内已有研究在混合料中掺加消石灰来避免上述现象的发生，但在使用过程中发现仍有其局限性。
发明内容
为了缓解现状冬季道路积雪积冰问题，本申请公开了一种橡胶改性沥青混合料及其制备方法和路面结构。
为实现上述技术目的，本申请采用的技术方案如下：
一种橡胶改性沥青混合料，该橡胶改性沥青混合料包括石料65～85份、橡胶颗粒1～6份、硅烷偶联剂3～9份、聚合单体5～13份和沥青；沥青混合料的油石比为4～6％，石料至少包括硅酸盐石料。
在一些实施例中，所述聚合单体为疏水性聚合单体。
在一些实施例中，所述聚合单体为1-溴代苯丙烯、乙基苯乙烯、2-戊烯、丙烯腈、甲基丙烯酸正丁酯，甲基丙烯酸异辛酯，丙烯酸甲酯，甲基环己基二异氰酸酯，2，2，4-三甲基己二异氰酸酯，2，4-甲苯二异氰酸酯，聚异戊二烯中的一种或多种。
在一些实施例中，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ－氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷低聚物、乙烯基三丁酮肟基硅烷中一种或多种。
在一些实施例中，所述橡胶颗粒的粒径为20～30目；
在一些实施例中，所述沥青为丁苯橡胶(Polymerized Styrene ButadieneRubber，SBR)改性沥青。
本申请还提供了一种橡胶改性沥青混合料的制备方法，包括：
提供沥青与石料的拌和混合物，所述混合物的油石比为4～6％；
向所述拌和混合物中加入硅烷偶联剂，在80℃～120℃温度下搅拌反应，得第一混合物，所述硅烷偶联剂的加入量为所述石料总质量的3～14％；
向所述第一混合物中加入橡胶颗粒，搅拌混合均匀，得第二混合物，所述橡胶颗粒的加入量为所述石料总质量的1～10％；
向所述第二混合物中加入聚合单体与引发剂的混合液，在70℃～150℃温度下搅拌反应，得橡胶改性沥青混合料；所述聚合单体的加入量为所述石料总质量的5～20％，所述引发剂的用量为所述聚合单体总质量的0.08～0.12％。
在一些实施例中，引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
本申请还提供了一种路面结构，所述路面结构至少包括第一面层、第二面层、柔性基层和防水层，所述第一面层是利用上述任一实施方式中橡胶改性沥青混合料的制备方法制得的橡胶改性沥青混合料层。
在一些实施例中，所述柔性基层为大粒径透水性沥青混合料层。
在一些实施例中，所述第二面层为粗粒式沥青混凝土层。
在一些实施例中，所述防水层为热拌沥青碎石封层和透层油的组合。
在一些实施例中，所述第一面层、第二面层、柔性基层之间设置有乳化沥青粘层。
在一些实施例中，所述第一面层的厚度为4～6cm，所述第二面层的厚度为8～10cm，所述防水层的厚度为17～19cm。
本申请的有益效果在于：
(1)本方案中，通过向沥青混合料中加入硅烷偶联剂和聚合单体，能够提高橡胶与石料之间的结合力。
具体地，石料中含有二氧化硅成分，通过加入硅烷偶联剂，能够对石料表面的二氧化碳改性活化，同时利用硅烷偶联剂作为桥梁，与聚合单体和橡胶接枝聚合，让橡胶与石料结合力更好，不易剥落。所形成的接枝聚合物，具有良好的抗水，抗高温，抗氧化，抗老化性能，提高路面寿命。相较于现有方案中，使用消石灰和水泥作为抗剥落剂，水泥为无机胶黏剂，在胶黏石料和橡胶时，因为橡胶是有机物，会存在有机无机两相物质之间的结合，降低了结合力。
(2)橡胶颗粒具有较大的弹性变形能力和耐摩擦性，所以能有效提高橡胶颗粒沥青混合料路面的变形能力，同时可以改善冰雪与路面的粘结状态。
(3)由于冰具有变形易碎性，在车辆荷载的作用下，橡胶颗粒的自应力使得路面的变形与冰的变形差异化，从而导致冰破碎且从道路路面剥离，达到破除路面积雪结冰的目的。
(4)高弹性橡胶颗粒的掺入使得路面的柔韧度增强，行车舒适性得到改善，高温抗车辙性能和低温抗裂性能提高。
(5)由于橡胶自身具有吸声性和抗滑特性，也使得路面对噪声的吸收能力和抗滑性能增强，不仅大大降低了交通噪声，而且使得路面在非常潮湿的情况下也具有很好的抗滑性。
(6)橡胶应用于道路工程，不仅可以改善道路使用性能，而且能够消耗大量的废旧橡胶轮胎，为解决废旧轮胎的回收再利用寻找到一个新的方法。
(7)掺加橡胶颗粒的路面结构能够有效缓解北方冬季路面积雪问题；融雪路面结构能够快速除掉路面积雪，保证行车安全，减少安全事故。
(8)沥青面层使用SBR改性剂，有效提高沥青混合料低温稳定性，增强路面结构在冬季冰冻期间的路用性能。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本申请一实施例中路面结构的结构示意图。
其中，10路面结构、100路面基层、110第一面层、120第二面层、130柔性基层和140防水层。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
目前我国北方地区受冬季降雪季节性冰冻影响，路面结构极易发生病害，在车辆荷载的作用下逐渐降低使用性能、减少使用寿命。经研究发现使用橡胶改性沥青混合料来铺设路面，能够提高除冰雪能力。但是橡胶改性沥青混合料在实际应用中遇到很多问题，铺筑的试验路段路用性能不足，尤其是脱粒、掉粒现象十分严重，大大影响了其使用性能。这是由于橡胶颗粒掺入到沥青混合料中后，会改变沥青混合料的内部结构方式。由于橡胶颗粒本身具有弹性，会产生回弹，使得混合料空隙率增大，沥青、集料、橡胶颗粒的接触状态也发生改变，因此沥青混合料初始成型的最佳状态遭到一定程度的破坏，从而影响橡胶颗粒沥青混合料的水稳定性，最终导致混合料在应用过程中出现严重的脱粒、掉粒现象，因此需要有效的措施来改善橡胶颗粒沥青混合料的使用性能。
本申请提供一种橡胶改性沥青混合料，通过向橡胶改性沥青混合料中加入有机抗剥落剂，来增进沥青与集料的粘附性。且所加有机分子偏中性，不会对沥青的性能带来影响。
本申请所用有机抗剥落剂包括硅烷偶联剂和聚合单体两种成分，硅烷偶联剂可用于活化石料，与石料中的硅酸盐偶联结合，以增加石料与有机填料的结合力，聚合单体可以在聚合过程中起到桥接作用，使石料、沥青和橡胶形成接枝聚合物，增进混合料的粘性，以防脱落。
在一实施方式中，聚合单体可以是疏水性聚合单体，以使所得聚合物有一定的疏水性，提高路面的抗湿性。聚合单体为1-溴代苯丙烯、乙基苯乙烯、2-戊烯、丙烯腈、甲基丙烯酸正丁酯，甲基丙烯酸异辛酯，丙烯酸甲酯，甲基环己基二异氰酸酯，2，2，4-三甲基己二异氰酸酯，2，4-甲苯二异氰酸酯，聚异戊二烯中的一种或多种。
在一实施方式中，硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ－氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷低聚物、乙烯基三丁酮肟基硅烷中一种或多种。
在一实施方式中，橡胶颗粒的粒径为20～30目，添加量为石料总质量的1～10％，可根据路面承受载重要求等适当选择。对应地，硅烷偶联剂、聚合单体的量可根据橡胶颗粒的添加量来调配，所加入量分别为石料总重量的3～14％、5～20％。
在一实施方式中，为了更好的形成稳定不易剥落的混合料，在拌和混合料时，应控制各添加剂的加入顺序和时间。
具体地，先拌和沥青和石料，再加入硅烷偶联剂以活化石料，随后加入橡胶颗粒混合均匀，最后再加入聚合单体进行接枝聚合。在聚合阶段，还应加入适量引发剂以引发聚合，提高聚合的可控性。引发剂可以为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈等。
拌和聚合后，可将所得橡胶改性沥青混合料用来铺筑路面。在铺筑路面时需要将混合料成型。其中，由于橡胶颗粒及所形成的接枝聚合物自身具有高弹性、低硬度的特点，在成型时，由于温度高，沥青粘结力较小，不能完全束缚橡胶颗粒的弹性变形，当橡胶颗粒承受压力后，其将被紧紧压缩并嵌挤于石料间，一旦脱模橡胶颗粒将会产生强烈回弹，使得混合料骨架结构被撑开，空隙率变大，压实度降低，抗压强度减小，导致试件性能发生变化。因此，本申请在对橡胶改性沥青混合料成型时使用了二次成型工艺，以获得较低的空隙率和较小的回弹，达到良好的压实效果。
以下通过具体的实施例对本申请的技术方案进行说明。
实施例1：
一种沥青混合料，包括4份的沥青、71份的石料、5份橡胶颗粒、9份的硅烷偶联剂和11份的聚合单体，所述石料为硅酸盐石料。
所述聚合单体为1-溴代苯丙烯，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷，所述沥青为SBR改性沥青，橡胶颗粒的粒径为20目。
制备方法如下：
1)将SBR改性沥青与石料拌合；
2)向上述拌和混合物中加入硅烷偶联剂，100℃温度下反应1.5h得第一反应混合物；
3)向所述第一反应混合物中加入所述橡胶颗粒，拌和混匀，得第二混合物；
4)向第二混合物中加入聚合单体和引发剂的混合液，在110℃搅拌条件下，聚合反应1.5h，得所述橡胶改性沥青混合料。
实施例2：
一种沥青混合料，包括3份的沥青、82份的石料、2份橡胶颗粒、5份的硅烷偶联剂和8份的聚合单体，所述石料为硅酸盐石料。
所述聚合单体为2-戊烯，所述硅烷偶联剂为γ－氨基丙基三乙氧基硅烷，所述沥青为SBR改性沥青，橡胶颗粒的粒径为20目。
制备方法如下：
1)将SBR改性沥青与石料拌合；
2)向上述拌和混合物中加入硅烷偶联剂，80℃温度下反应1h得第一反应混合物；
3)向所述第一反应混合物中加入所述橡胶颗粒，拌和混匀，得第二混合物；
4)向第二混合物中加入聚合单体和引发剂的混合液，在70℃搅拌条件下，聚合反应15min，得所述橡胶改性沥青混合料。
实施例3：
一种沥青混合料，包括5份的沥青、68份的石料、7份橡胶颗粒、7份的硅烷偶联剂和13份的聚合单体，所述石料为硅酸盐石料。
所述聚合单体为乙基苯乙烯，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙酰氧基硅烷，所述沥青为SBR改性沥青，橡胶颗粒的粒径为20目。
制备方法如下：
1)将SBR改性沥青与石料拌合；
2)向上述拌和混合物中加入硅烷偶联剂，120℃温度下反应2h得第一反应混合物；
3)向所述第一反应混合物中加入所述橡胶颗粒，拌和混匀，得第二混合物；
4)向第二混合物中加入聚合单体和引发剂的混合液，在150℃搅拌条件下，聚合反应3h，得所述橡胶改性沥青混合料。
实施例4：
一种沥青混合料，包括3份的沥青、77份的石料、2份橡胶颗粒、8份的硅烷偶联剂和10份的聚合单体，所述石料为硅酸盐石料。
所述聚合单体为甲基丙烯酸异辛酯，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷低聚物，所述沥青为SBR改性沥青，橡胶颗粒的粒径为20目。
制备方法如下：
1)将SBR改性沥青与石料拌合；
2)向上述拌和混合物中加入硅烷偶联剂，90℃温度下反应1h得第一反应混合物；
3)向所述第一反应混合物中加入所述橡胶颗粒，拌和混匀，得第二混合物；
4)向第二混合物中加入聚合单体和引发剂的混合液，在90℃搅拌条件下，聚合反应15min，得所述橡胶改性沥青混合料。
对所得橡胶改性沥青混合料进行路用性能检测，并将没有掺杂橡胶颗粒的普通沥青混合料作为对比例。
1、水稳定性试验
沥青混合料的水稳定性主要取决于抗水损害的能力。水损害是指，沥青路面在水或冻融循环作用下，由于车辆的重复动态荷载作用，使得进入路面空隙中的水产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，逐渐渗入到沥青和集料的界面上，致使沥青的粘附性不断下降甚至丧失，集料表面的沥青剥离，混合料出现掉粒、松散的现象，继而路面会形成坑槽并出现推挤变形。因此进行沥青路面的水稳定性评价非常重要。
本申请采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验检验沥青混合料的抗水损害性，采用残留稳定度和冻融劈裂强度双指标评价水稳定性。
1.1浸水马歇尔稳定度试验
将试件在恒温水槽中浸泡48h，然后测其稳定度。试件浸水后稳定度与标准马歇尔试验测得稳定度的比值称为残留稳定度。一组有效试件的数量不少于4个。
按式1计算试件的浸水残留稳定度，所得结果详见表1。
MS0＝MS1/MS*100 (1)
其中，MS0为试件浸水后的残留稳定度，％；MS1为试件浸水48h后的稳定度，kN；MS为试件浸水0.5h后的稳定度，kN。
1.2冻融劈裂试验
冻融劈裂试验也是评价沥青混合料水稳定性的重要方法。冻融劈裂试验包括真空饱水、冻融和高温水浴三个饱水过程，这种试验条件是将路面上受到的水的影响集中、强化，使得在较短的时间内可以模拟水对路面较长时间的影响，能够直观反映沥青路面的实际工作环境，且冻融劈裂试验的方法简便、数据稳定，劈裂强度结果比马歇尔稳定度变异性小，因此本研究也采用冻融劈裂试验来评价沥青混合料的水稳定性。
按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(T0729-2000)规定的试验方法进行试验。测试并分别按照式2和式3计算沥青混合料试件的劈裂抗拉强度RT1和RT2，并通过式4计算冻融劈裂抗拉强度比，所得结果详见表1。
RT1＝0.006287PT1/h1 (2)
RT2＝0.006287PT2/h2 (3)
TSR＝RT2/RT1*100 (4)
2、高温稳定性
我国《公路沥青及沥青混合料试验规程》中规定，可以采用车辙试验来评价高温稳定性。车辙试验是用一个小型车轮在成型好的沥青混合料试板上往复行走，使板块试件逐渐形成像实际路面上那样的辙槽，通过测定车轮荷载的作用次数与试件变形的关系，计算出动稳定度或变形速率，将其作为沥青混合料抗永久变形的性能指标。该试验方法能够很好模拟车辙的形成过程，操作简单、直观，容易被工程上接受。因此，本申请采用车辙试验来评价橡胶颗粒沥青混合料的高温稳定性。按式5计算动稳定度，所得结果详见表1。
DS＝(t2-t1)*42/(d2-d1)*c1*c2 (5)
式中，DS为沥青混合料的动稳定度(次/mm)；d1为时间t1(一般为45min)的变形量(mm)；d2为时间t2(一般为60min)的变形量(mm)；42为试验轮每分钟行走的次数(次/min)；c1为试验机类型修正系数，曲柄连杆驱动试件的变速行走方式为1.0，链驱动试验轮的等速方式为1.5；c2为试件系数，实验室制备的宽为300mm的试件为1.0，从路面切割的宽150mm的试件为0.8。
3、低温抗裂性
在温度经常骤降或者温差较大的地区，由于温度应力的作用沥青路面会产生裂缝，严重影响了道路的使用寿命和品质。裂缝也是沥青路面的一种主要破坏形式。裂缝产生初期一般对行车影响不大，然而当路表面有雨水或露水的渗入，加上大量车辆荷载反复作用，路面强度将明显降低，产生冲刷、唧泥现象，裂缝也随之增大，两侧沥青面层碎裂，路面开裂后可能会折断成更小尺寸的板，发生龟甲状疲劳开裂；随着年限增加裂缝逐渐加宽，边缘碎裂，导致路面平整度明显下降，当车辆通过时会有明显振动，极大影响沥青路面的使用品质，加速了沥青路面的破坏。因此，进行路面低温抗裂性的验证是非常有必要的。
本申请采用低温小梁弯曲试验来评价沥青混合料的低温抗裂性能，通过对规定温度及加载速率下混合料弯曲破坏的破坏强度和破坏弯拉应变等力学参数的量测，来研究沥青混合料的低温性能。分别按照计算
依照规范进行低温弯曲试验，并按式6、7、8计算破坏时的抗弯拉强度RB和劲度模量SB、最大弯拉应变εB，所得结果详见表1。
RB＝3LPB/2bh2 (6)
εB＝6hd/L2 (7)
SB＝RB/εB (8)
式中：RB为试件破坏时的抗弯拉强度，MPa；εB为试件破坏时的最大弯拉应变；SB为试件破坏时的弯曲劲度模量，MPa；b为试件跨中断面的宽度；h为试件跨中断面的高度；L为试件破坏时的最大荷载；d为试件破坏时的跨中挠度，mm。
4、力学性能试验
4.1抗压强度试验
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)规定的试验方法，采用万能材料试验仪进行试验。并按式9计算沥青混凝土试件的抗压强度，所得结果详见表1。
RC＝4P/πd2 (9)
式中，RC为试件的抗压强度，MPa；P为试件破坏时的最大荷载，N；d为试件直径，mm。
4.2抗压回弹模量试验
按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)规定的试验方法进行试验。并按式10和11计算试件的抗压回弹模量，所得结果详见表1。
qi＝4Pi/πd2 (10)
E’＝q5*h/ΔL5 (11)
式中，qi为相应于各级试验荷载Pi作用下的压强，MPa；Pi为施加于试件的各级荷载值，N；E’为抗压回弹模量，MPa；q5为相应于第5级荷载(0.5P)时的荷载压强，MPa；h为试件轴心高度，mm；ΔL5为相应于第5级荷载(0.5P)时经原点修正后的回弹变形(mm)。
表1：橡胶改性沥青混合料的路用性能检测结果
Figure BDA0002252121060000131
其中，采用试件的浸水残留稳定度评价混合料的水稳定性，残留稳定度越大，则沥青混合料的水稳定性越好。由表1中数据可得普通沥青混合料的浸水残留稳定度符合规范要求，而橡胶改性沥青混合料的浸水残留稳定度则有一部分小于规范80％的要求。与普通沥青混合料相比，橡胶颗粒沥青混合料的残留稳定度偏低。这是由于加入橡胶颗粒后，改变了沥青混合料内部组成材料间的接触状态，由原有的“石-石”接触状态部分变为“石-橡胶颗粒-石”的接触状态，破坏了混合料的原有结构，使得沥青混合料原来的粘结状态有所改变，使得混合料容易松散、掉粒，进而影响其水稳定性。随着橡胶颗粒及有机抗剥落剂掺杂量的增多浸水残留稳定度会下降，但是合理调配橡胶颗粒与有机抗剥落剂的量，能够达到提高稳定性的效果(实施例2)，其浸水残留稳定度与普通沥青混合料基本持平。
其中，采用试件的冻融劈裂抗拉强度比评价混合料的水稳定性，冻融劈裂抗拉强度比，其值越大，表明混合料的水稳定性越好。由表1中数据可得，普通沥青混合料的冻融劈裂比满足规范大于75％的要求。然而橡胶颗粒沥青混合料试件的冻融劈裂强度比有部分不满足规范要求，这说明，掺入橡胶颗粒对沥青混合料的水稳定性有一定的影响。通过合理调配橡胶颗粒与有机抗剥落剂的量(实施例2)，能够提高橡胶颗粒沥青混合料的水稳定性。
其中，由表1中数据可得，普通沥青混合料及掺加橡胶颗粒后沥青混合料的动稳定度值均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)规定对夏热区不小于800次/mm的要求。
与普通沥青混合料相比，掺加橡胶颗粒的沥青混合料普遍具有较高的动稳定度，这表明，掺加橡胶颗粒不仅没有降低混合料的高温稳定性，反而可以在一定程度上改善沥青混合料的抗车辙能力。主要原因可分为三方面：首先，由于橡胶颗粒具有高弹性，掺进沥青混合料后，改变了混合料的接触状态，从而混合料的结构也发生了变化，在车辆荷载作用下混合料自身具有较高的弹性，高温稳定性得到很好的加强；其次，在混合料拌和过程中，橡胶颗粒与沥青作用，由于吸收沥青中的轻质油分而增加了沥青结合料的粘度；更重要的是，橡胶颗粒在高温环境中会产生溶胀，在荷载作用下，混合料的内摩擦角增加，从而改善了沥青混合料的高温性能。
其中，由表1中数据可得，普通沥青混合料及橡胶颗粒沥青混合料的低温弯曲破坏应变均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)规定对冬冷区不小于2500με的要求。
与普通沥青混合料相比，掺加橡胶颗粒后沥青混合料的抗弯拉强度和破坏劲度模量降低，破坏弯拉应变升高。这是因为橡胶颗粒具有柔性和弹性，但强度明显低于石料，橡胶颗粒发生弹性变形使得混合料内部的粘结力、内摩擦力及分子引力均有所降低，但混合料的低温柔韧度则增加，导致破坏劲度模量降低和最大弯拉应变升高。因此，掺入橡胶颗粒后赋予沥青混合料一定的低温柔性，使得低温路用性能提高。
其中，由表1中数据可得，与普通沥青混合料相比，橡胶颗粒沥青混合料的抗压强度较低。这是由于橡胶颗粒的密度与石料相比过小，强度低，且具有一定的弹性，成型试件时在荷载的作用下，橡胶颗粒先是发生变形，当荷载去除后，橡胶颗粒本身的弹性使得混合料内部结构在一定程度上被撑开，削弱了骨架作用，且使得混合料的空隙率增大，密实度降低。因此，当进行抗压强度试验时，试件抵抗变形的能力较弱。
其中，由表1中数据可得，与普通沥青混合料相比，掺入橡胶颗粒后，沥青混合料的抗压回弹模量变低。从计算公式中可分析得出，由于橡胶颗粒沥青混合料的抗压强度比普通沥青混合料的小，所以Pi也相应的要小，而试件的尺寸是一定的，因此qi就小。而橡胶颗粒沥青混合料的变形又比普通沥青混合料的大，从而导致抗压回弹模量E减小。
综上，橡胶颗粒沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性较普通沥青混合料均有明显改善，掺入橡胶颗粒降低了沥青混合料的水稳定性，橡胶颗粒的掺入对沥青混合料的力学性能有不良影响，抗压强度及抗压回弹模量均有所降低，添加剂可明显改善沥青混合料的抗剥落性。因此，为达到较好的效果，应合理调控橡胶颗粒和抗剥落剂的量。
可将本申请所提供的橡胶改性沥青混合料用于铺筑路面。本申请还提供一种路面结构，请参阅图1，图1是本申请一实施例中路面结构的示意图。路面结构10至少包括位于路面基层100上的第一面层110、第二面层120、柔性基层130和防水层140。
第一面层110是上述任一实施方式中的橡胶改性沥青混合料层。具有较好的融雪除冰能力。
在一些实施例中，第二面层120为粗粒式沥青混凝土层，柔性基层130为大粒径透水性沥青混合料。粗粒式沥青混凝土层作为面层，大粒径透水性沥青混合料作为设置在面层下的基层，其主要作用是透水，排除路面结构层间水，降低融雪产生的水对路面结构的损害，且能够提高抗车辙性能，配合橡胶颗粒面层使用，有效延长道路使用寿命。
在一些实施例中，防水层140为热拌沥青碎石封层和透层油的组合。设置热拌沥青碎石封层作用是封水、防水层，防止柔性基层中透水渗到基层中；透层油起到增强面层和基层间的粘结作用，有助于结合基层表面集料中的细料、固结基层表面的作用。
在一些实施例中，第一面层110、第二面层120、柔性基层130之间设置有乳化沥青粘层(图未示)。
在一些实施例中，橡胶改性沥青混合料层的厚度为4～6cm，粗粒式沥青混凝土层的厚度为8～10cm，大粒径透水性沥青混合料层的厚度为17～19cm。
如，在一具体实施例中，可以对现状路面结构铣刨面层后，对基层进行病害处理，喷洒透层油后铺筑热拌沥青碎石封层，然后加铺17cm大粒径透水性沥青混合料(LSPM-25)柔性基层、8cm粗粒式沥青混凝土(AC-25)(SBR改性)和4cm橡胶颗粒沥青混合料(AC-13)(SBR改性)。两面层之间及面层与柔性基层之间应喷洒乳化沥青粘层。
本申请所提供的路面结构，具有以下效果：
(1)掺加橡胶颗粒的路面结构能够有效缓解北方冬季路面积雪问题。
(2)融雪路面结构能够快速除掉路面积雪，保证行车安全，减少安全事故。
(3)沥青面层使用SBR改性剂，有效提高沥青混合料低温稳定性，增强路面结构在冬季冰冻期间的路用性能。
(4)路面结构使用大粒径透水性沥青混合料(LSPM-25)作为基层，该层能有效排除路面结构层间水，降低融雪产生的水对路面结构的损害，且能够提高抗车辙性能，配合橡胶颗粒面层使用，有效延长道路使用寿命。
(5)路面结构方案在原有路面结构基础上进行改造，能够节约造价、降低工程成本。
(6)与常规路面结构相比，常规路面结构以三层为主(细、中、粗粒均有)，但易产生车辙，本申请减少面层结构厚度，同时增强下面层强度(使用SBR改性剂)，从而达到抗车辙目的。
最后应该说明的是，以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。上述虽然对本申请的具体实施方式进行了描述，但并非对本申请保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本申请的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本申请的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种橡胶改性沥青混合料，其特征在于，所述橡胶改性沥青混合料包括：石料65~85份、橡胶颗粒1~6份、硅烷偶联剂3~9份、聚合单体5~13份和沥青；所述沥青混合料的油石比为4~6%，所述石料至少包括硅酸盐石料；
所述聚合单体为1-溴代苯丙烯、乙基苯乙烯、2-戊烯、丙烯腈、甲基丙烯酸正丁酯，甲基丙烯酸异辛酯，丙烯酸甲酯，甲基环己基二异氰酸酯，2，2，4-三甲基己二异氰酸酯，2，4-甲苯二异氰酸酯，聚异戊二烯中的一种或多种；
所述橡胶改性沥青混合料的制备方法包括：
提供沥青与石料的拌和混合物，所述混合物的油石比为4~6%；
向所述拌和混合物中加入硅烷偶联剂，在80°C~120°C温度下搅拌反应，得第一混合物，所述硅烷偶联剂的加入量为所述石料总质量的3~14%；
向所述第一混合物中加入橡胶颗粒，搅拌混合均匀，得第二混合物，所述橡胶颗粒的加入量为所述石料总质量的1~10%；
向所述第二混合物中加入聚合单体与引发剂的混合液，在70°C~150°C温度下搅拌反应，得橡胶改性沥青混合料；所述聚合单体的加入量为所述石料总质量的5~20%，所述引发剂的用量为所述聚合单体总质量的0.08～0.12%。
2.如权利要求1所述的橡胶改性沥青混合料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ－氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷低聚物、乙烯基三丁酮肟基硅烷中一种或多种。
3.如权利要求1所述的橡胶改性沥青混合料，其特征在于，所述橡胶颗粒的粒径为20~30目；
或所述沥青为丁苯橡胶改性沥青。
4.如权利要求1所述的橡胶改性沥青混合料，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈或偶氮二异庚腈。
5.一种路面结构，其特征在于，所述路面结构至少包括第一面层、第二面层、柔性基层和防水层，所述第一面层是采用1-4任一项所述的橡胶改性沥青混合料。
6.如权利要求5所述的路面结构，其特征在于，所述柔性基层为大粒径透水性沥青混合料层；
或所述第二面层为粗粒式沥青混凝土层；
或所述防水层为热拌沥青碎石封层和透层油的组合。
7.如权利要求5所述的路面结构，其特征在于，所述第一面层、第二面层、柔性基层之间设置有乳化沥青粘层。
8.如权利要求5所述的路面结构，其特征在于，所述第一面层的厚度为4~6cm，所述第二面层的厚度为8~10cm，所述防水层的厚度为17~19cm。
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