近年来，为解决废旧轮胎对环境的污染问题以及资源紧缺等问题，我国学者对橡胶改性沥青及其相关技术应用做了大量的研究，各省交通部门和企业也出台了相应的应用技术指南和规范。橡胶沥青作为一种良好的胶结料，已广泛应用于公路行业。付立勇等利用车辙试验研究分析了不同产地、不同细度、不同掺加量的胶粉对混合料在高温环境下抵抗变形能力的影响。黄卫东等分别制备了五种胶粉掺加量的混合料，然后通过静态蠕变试验和车辙试验研究分析了胶粉掺加量对混合料在高温状态下抵抗变形能力的影响，结果表明，当掺加量为24%时，混合料高温抗变形能力zui佳。张认秦等利用APA试验研究分析了沥青混合料在高温环境条件中的高温抗变形能力。

综上所述，目前国内外对于沥青混合料在高温状态下的抗变形能力的评价方法虽多，但研究的试验方法大多数集中于常见的车辙试验、马歇尔稳定度试验、轮堡试验等方法，而对单轴静载压缩试验研究应用不多，究其原因是车辙试验、马歇尔稳定度试验操作简单、方便。因此，本文基于单轴静载压缩试验研究分析不同胶粉掺加量、不同温度环境下混合料抵抗高温变形的能力，以此探讨该试验方法在评价橡胶沥青混合料在高温状态中的抵抗变形能力的适用性。

原材料及试验方法

原材料

本试验所用的废胎胶粉由酒泉某单位生产提供，胶粉改性剂颗粒大小为40目，采用SK-90#基质沥青，橡胶沥青制备温度为:180℃～190℃，搅拌速度为4000r/min，反应时间为60min。制成的橡胶沥青各项性能指标均符合温区要求，详见表1。

表1橡胶沥青技术指标

本试验所用级配为AC-13，采用两档粗集料和一档细集料(均为性能良好的玄武岩)，分别为:10～15mm、5～10mm和0～5mm。填料为甘肃天水本地所产的石灰岩矿粉。矿料各项指标均符合相关要求，筛分结果及本文所用AC-13配及范围见表2。

表2 各档矿料筛分结果及AC-13级配

试验方法

本文采用UTM-100进行试验，以表2中AC-13为目标级配，成型标准试件(试件尺寸为:Φ101.6×63.5mm，油石比为5.2%)，将制做好的试件在室温条件下静置24h进行冷却，然后进行相应的试验研究。

静态模量试验

本文所述单轴静载压缩试验均在UTM-100试验机上进行加载，UTM-100试验机带有自动控温的保温箱和设备，加载前需要先将制备好的试件置于设规定温度范围内的环境箱中保温至少5小时，试验温度分别为30℃、40℃和50℃。试验前需先测定相同环境条件下试件的极限破坏荷载P，然后将破坏荷载P大致均匀的分成7个级进行逐级加载，7级荷载分别为0.1P,0.2P,0.3P,0.4P,0.5P,0.6P,0.7P等7级(近似取整)。试验时需先对试件进行2次预压，然后以由小到大的顺序逐级加载至7级荷载。需要注意的是，每次卸载后要保持30s再进行下一级荷载的加载。

抗压回弹模量及应变-应力分析

从表3、图1及图2中可以发现，掺加橡胶粉后，混合料的应变-应力曲线斜率变小了，抗压回弹模量也得到显zhu地提高。当试验温度为30℃，橡胶粉掺量从0增加到15%时，混合料应变-应力曲线斜率减小了约3.9%左右，而抗压回弹模量增加了约4.8%左右;橡胶粉掺量从15%增加到20%时，混合料应变-应力曲线斜率减小了约5.8%左右，而抗压回弹模量则增加了约18.3%左右。当试验温度为40℃，橡胶粉掺量从0增加到15%时，混合料应变-应力曲线斜率减小了约8.2%左右，而抗压回弹模量则增加了约6.8%左右;橡胶粉掺量从15%增加到20%时，混合料应变-应力曲线斜率减小了约8.8%左右，而抗压回弹模量则增加了约15.2%左右。当试验温度为50℃，橡胶粉掺量从0增加到15%时，混合料应变-应力曲线斜率减小了约7.1%左右，而抗压回弹模量则增加了约7.5%左右;橡胶粉掺量从15%增加到20%时，混合料的应变-应力曲线斜率减小了约8.9%左右，而抗压回弹模量则增加了约11.7%左右。

表3 混合料的应变-应力及抗压回弹模量测试结果

图1 回弹模量随温度的变化曲线

图2 应变-应力斜率随温度的变化曲线

综合上述分析，橡胶粉的加入使得沥青混合料在高温状态下的抗变形能力得到了显zhu地提高，随着胶粉掺加量的不断增加，胶粉对混合料在高温环境中抵抗变形能力的改善效果逐渐变小，甚至会产生负面影响，因此胶粉掺加量过也不宜过高。

静态模量分析

从表4、图3中可以发现，掺加胶粉改性剂后，混合料在高温状态中的静态模量得到了明显地提高。当试验温度为30℃，橡胶粉掺量从0增加到15%时，混合料静态模量与应力水平的比值增加了4.6%;橡胶粉掺量从0增加到20%时，20%胶粉掺量的混合料静态模量与应力水平的比值则增加了13.3%多;当试验温度为40℃，橡胶粉掺量从0增加到15%时，混合料静态模量与应力水平的比值增加了19.5%;而橡胶粉掺量从0增加到20%时，混合料静态模量与应力水平的比值则增加了24.3%多;当实验温度为50℃，橡胶粉掺量从0增加到15%时，混合料静态模量与应力水平的比值增加了25.6%;而橡胶粉掺量从0增加到20%时，混合料静态模量与应力水平的比值则增加了41.1%多，变化非常显zhu。

表4 各种混合料静态模量测试结果

图3 不同温度下混合料静态模量变化曲线

综合上述详细分析，当掺入橡胶粉后，混合料在高温环境条件下的回弹模量随胶粉掺量的增加变化越明显，说明混合料混合料在高温环境中的的静态模量得到了显zhu地提高，橡胶沥青混合料在高温环境中抵抗流动变形的能力得到明显增强，橡胶粉改性剂可有效改善混合料高温性能。

应力应变试验

基于上述试验方法进行应力应变试验，试验时应将试件放在60℃环境箱中保温至少2小时以上，使得试件温度达到试验温度的要求。试验加载速率为2mm/min，分别测试三种混合料在高温环境中的破坏荷载及抗压强度，测试结果详见表5、图4及图5。试件的抗压强度可根据以下公式进行计算：

式中:：Rc为试件的抗压强度MPa;P为试件破坏时的zui大荷载，N;d为试件直径，mm。

表5各沥青混合料破坏荷载对比

由图4、图5及表5可以看到，掺加橡胶粉改性剂后，混合料的破坏荷载提高非常明显。当胶粉掺加量从0增加到15%时，混合料破坏时的应力增da了约6.7%左右;当胶粉掺量从0增加到20%时，混合料破坏时的应力则增da了约11.1%多。说明随着胶粉掺量的不断增加，混合料在高温环境下抵抗变形的能力也在不断的提升。

图4 各混合料破坏应力对比

图5 不同混合料荷载-应变变化曲线

从图5中可以看出，随胶粉掺加量的增加，混合料荷载-应变关系曲线上zui大应力点在不断提高，对应的破坏应变值也在增da。且随胶粉掺量的增加，沥青混合料所能承载的应力增da，应变后移，抵抗拉伸破坏的性能也增强，高温稳定性得到改善。

车辙试验

按照规范制备不同胶粉掺量的混合料车辙板试件进行车辙试验，测试结果见图6。

图6 各混合料动稳定度测试结果对比

从图6可知，加入橡胶粉后混合料动稳定度的得到了明显的提升。胶粉掺加量从0增加到15%时，混合料的动稳定度增加了近166.2%多，而胶粉掺量从15%增加到20%时，混合料的动稳定度增才加了约3.8%左右。究其原因为，加入橡胶粉改性剂后，沥青胶结料的黏度明显增da，粘结力也被增强，进而提高了混合料的高温抗剪切变形能力;而继续增加胶粉后导致胶粉含量过高，尽管此时的橡胶沥青仍具有较大的黏度，但其缺乏沥青中的油分，导致其表面干涩、粘结力变化不大，即其对提高混合料在高温环境中的稳定性贡献减弱。

结论

 (1)掺加橡胶粉后，混合料的回弹模量、静态模量、抗压强度和动稳定度均得到了明显提高，且随着胶粉掺加量的不断增加，混合料模量、破坏荷载和动稳定度也在不断的增da，所能承载的剪切应力和破坏应变也在不断增da，混合料在高温环境下的抵抗剪切变形能力得到了显zhu的改善。

 (2)综上述研究分析，掺加胶粉后橡胶沥青混合料在高温环境中的抵抗流动变形和剪切的能力得到了明显地提高。单轴静载压缩试验可以有效评价橡胶沥青混合料在高温状态下的抗变形能力，该方法对于评价和研究橡胶混合料高温抗变形能力具有一定的指导价值。

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