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两种温拌改性沥青混合料的路用性能评价

沥青路面mp
2017-01-14
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引 言

传统的沥青混合料在拌和、摊铺时温度较高,不仅增加燃料成本,浪费能源,而且在施工过程中会释放较多热量和有毒气体。温拌剂可以在保证沥青混合料路用性能的前提下,降低沥青拌和、摊铺时的温度,在一定程度上减少热量及有害气体的排放,从而保证沥青路面施工时的环境质量,降低现场施工人员遭受有害气体危害的程度。目前,市场上常用的温拌剂种类繁多,经其改性的沥青混合料的路用性能也不尽相同。因此,有必要对不同温拌改性沥青混合料的路用性能进行研究。

针对以上问题,制备W1、W2两种新型温拌改性剂,并在不同掺量条件下制备出温拌改性沥青混合料,借助车辙试验、低温小梁弯曲试验、残留稳定度试验、冻融劈裂试验,分别对比研究不同温拌剂类型及掺量的温拌改性沥青混合料路用性能的变化规律;在最佳掺量下对比评价两种新型温拌改性沥青混合料与市场上其他温拌改性沥青混合料的路用性能,以期为温拌改性沥青混合料的实体工程应用提供参考。

试验原材料及配合比设计

试验原材料

试验所用沥青为SBS改性沥青,按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》测定各项技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》中的相关要求。

新型温拌剂性能测试

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的要求进行沥青针入度试验、软化点试验和延度试验。

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可以看出,随着W1、W2两种新型温拌剂掺量的增加,其温拌沥青的针入度及软化点提高,说明二者皆可改善温拌沥青混合料的高温性能;同时,随着掺量的增加,温拌沥青的延度也有所提高。

配合比设计

隧道内沥青路面应具有较好的耐久性、抗滑性能以及降噪性能。为达到这一要求,选用OGFC-13型热拌沥青混合料铺筑隧道路面。

在此基础上,选用木质素纤维作为增粘剂,并基于飞散试验、析漏试验,确定出OGFC最佳沥青用量为5.3%。

两种温拌改性沥青混合料高温性能的研究

为系统分析温拌剂对沥青混合料高温性能的影响,本文根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》,选择普通改性SBS沥青混合料和不同类型及掺量的温拌改性沥青混合料进行车辙试验,研究温拌剂对沥青混合料高温稳定性的影响。

(1)与普通SBS改性沥青混合料相比,几种不同掺量的温拌改性沥青混合料动稳定度明显增大,最大增加15.2%,表明温拌剂的掺加可明显改善沥青混合料的高温稳定性。这是由于温拌剂在沥青中形成结晶、凝胶或网状结构,改性沥青相位角在W1温拌剂熔融之前大幅下降,这一相位角的显著减小发生在50℃~100℃之间,在此温度区间内沥青弹性有所提高,从而增强了改性沥青的抗永久变形能力。

(2)掺量2%的W1温拌改性沥青混合料动稳定度比掺量2%的W2温拌改性沥青混合料高23.1%,所以W1温拌改性沥青混合料的高温稳定性要优于W2温拌改性沥青混合料。

两种温拌改性沥青混合料低温性能的研究

通常,沥青混合料低温性能的评价选用抗弯拉强度及破坏应变两个指标。W1温拌改性沥青混合料的抗弯拉强度随W1掺量的增加逐渐提高,与破坏应变变化趋势并非完全一致。因此,选用沥青混合料的抗弯拉强度和破坏应变两个指标的综合,即劈裂应变能,来评价沥青混合料的低温性能更加合理。

(1)随着W1温拌剂掺量增加,温拌改性沥青混合料的劈裂应变能也相应增加,且均高于普通SBS改性沥青混合料的劈裂应变能,掺量为2%的W1温拌改性沥青混合料的劈裂应变能比SBS改性沥青混合料高78.5%,表明W1温拌剂可明显改善沥青混合料的低温稳定性。这是由于低温环境下W1温拌剂与沥青饱和组分一起结晶析出,锁定了油类组分,共同形成网状结晶结构,使得沥青变硬、变脆,抵抗剪切变形的能力增强,从而提高了沥青混合料的低温稳定性。

(2)W1温拌改性沥青混合料的劈裂应变能比W2温拌改性沥青混合料高199%,表明W1温拌改性沥青混合料的低温稳定性比W2温拌改性沥青混合料好。

温拌改性沥青混合料水稳定性能研究

选择普通沥青混合料及W1温拌改性沥青混合料进行浸水马歇尔试验与冻融劈裂试验。

(1)部分掺量的W1温拌改性沥青混合料残留稳定度小于普通SBS改性沥青混合料。这是由于温拌改性沥青混合料拌和温度及成型温度较低,导致混合料中的水分未充分蒸发,部分水分被沥青膜阻滞在集料表面,影响沥青膜对集料的裹覆,对OGFC混合料水稳定性能带来不利影响。

(2)温拌改性OGFC沥青混合料残留稳定度及冻融残留强度比随温拌剂掺量的增加而有所提高,表明W1温拌剂掺量影响沥青混合料的水稳定性能。

选用掺量2%的W1、W2两种类型温拌改性沥青混合料进行浸水马歇尔试验与冻融劈裂试验。

在相同掺量下,W1温拌改性沥青混合料的残留稳定度比W2温拌改性沥青混合料仅高2.5%,相差较少,表明温拌剂类型对沥青混合料水稳定性的影响较小。

不同温拌改性沥青混合料的路用性能对比

大量实践经验和研究表明,现有温拌技术均可明显达到降低拌和温度的目的,但不同温拌改性沥青混合料的路用性能差别较大。选取A、B、C三种常用温拌剂与W1、W2两种新型温拌剂,分别在最佳掺量下制备温拌改性沥青混合料,并对其路用性能进行对比评价。

(1)温拌改性沥青混合料的动稳定度均优于普通沥青混合料,说明温拌剂可改善沥青混合料的高温性能;W1温拌改性沥青混合料动稳定度最高,为6364次·mm-1,说明W1温拌剂能明显改善沥青混合料的高温性能。

(2)W1、W2两种新型温拌改性沥青混合料的冻融劈裂强度比较普通沥青混合料略低。从表中残留稳定度及冻融劈裂强度比的整体数据来看,各沥青混合料的差别不大,说明温拌剂类型对沥青混合料的水稳定性影响较小。

(3)对高温性能、低温性能以及水稳定性能整体进行对比,得出W1温拌改性沥青混合料的综合路用性能最好。

结 语

(1)对比研究了温拌剂对沥青混合料高温性能的影响,得出温拌剂可改善沥青混合料的高温性能,且W1温拌改性沥青混合料的高温稳定性能优于W2温拌改性沥青混合料。

(2)低温弯曲破坏试验表明,两种温拌剂均可改善沥青混合料的低温性能,且随温拌剂掺量增加,温拌改性沥青混合料的劈裂应变能有所提高。W1温拌改性沥青混合料的低温稳定性较W2温拌改性沥青混合料要好。

(3)温拌剂掺量影响沥青混合料的水稳定性能。在相同掺量条件下,W1温拌改性沥青混合料的残留稳定度比W2温拌改性沥青混合料仅高2.5%,表明温拌剂类型对沥青混合料的水稳定性影响较小。

(4)综合对比分析两种新型温拌改性沥青混合料与其他三种市场上常用温拌改性沥青混合料的路用性能,发现W1温拌改性沥青混合料的路用性能最优。

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