高模量沥青混合料添加剂性能比对研究

2024-05-10

高模量沥青混合料添加剂性能比对研究（精选4篇）

高模量沥青混合料添加剂性能比对研究篇1

高模量沥青混合料添加剂性能比对研究

车辙是沥青路面早期破坏的主要形式,在近年来的应用研究中,PR Plast Module添加剂能够显著提高混合料以及沥青路面的抗车辙性能.通过对PR Hast Module和国产的3种添加剂进行性能对比试验研究,结果表明国产添加剂可以替代PR产品.

作者：钱春明吴春颖李强 Qian Chunmin Wu Chunying Li Qiang 作者单位：钱春明,Qian Chunmin(南京绕越高速东南段有限责任公司,江苏,南京210008)

吴春颖,李强,Wu Chunying,Li Qiang(江苏省交通科学研究院,江苏,南京,210017)

刊名：现代交通技术英文刊名：MODERN TRANSPORTATION TECHNOLOGY年，卷(期)：6(2)分类号：U414关键词：沥青混合料添加剂高摸量比对研究

高模量沥青混合料添加剂性能比对研究篇2

1 HMAC配合比设计

1.1 原材料选择

集料采用石灰岩,矿粉采用石灰岩矿粉,沥青采用泰州中海50#硬质沥青,各项指标试验结果见表1。

本试验中拟采用以下4种添加剂进行比对试验,不同添加剂的掺量见表2。

注:(A、B、C代表国内常见的3种不同添加剂,下文同)

PR Plast module添加剂呈固体颗粒状,是法国P.R.I公司专门研制用于改善热拌沥青混合料抗车辙性能的聚合物。该添加剂在混合料中通过嵌挤和胶结作用,提高了沥青胶浆软化点,降低了热敏感度,从而提高了混合料的高温抗车辙性能[4]。

1.2 级配和油石比的确定

(1)油石比

根据法国规范技术标准(见表3),本试验油石比分别采用5.4%和5.7%来计算。

(2)级配

首先,采用法国级配进行试验,筛分结果结果见表4。

按表4的筛分结果,绘制散点图,其拟合函数为:y=-0.007 1x4+0.235 6x3-2.736 1x2+18.086x+6.702 3,相关系数为0.999 8,满足拟合要求。根据拟合将法国级配转换成中国级配,结果见表5。

(3)丰度系数

丰度系数可理解为裹附在集料表面的沥青的当量厚度,其定义如下:。用于基层和底基层的高模量混合料分为2种类型:富混合料和贫混合料[5]。丰度系数的计算结果见表6。

按照法国规范EME2的技术标准丰度系数K≥3.4,所以综合考虑采用5.7%作为初选级配的油石比,采用0.5%掺量PR Plast module材料制作旋转压实试件,考虑到路面实际空隙率情况取第2个级配作为选定级配,根据选定级配和油石比做其它不同材料不同掺量的沥青混合料旋转压实试验。

由试验可知,同一级配、同一油石比、不同添加剂、不同掺量的沥青混合料旋转压实试件空隙率基本一致,可以认为不同添加剂和不同掺量沥青混合料空隙率指标处于同一水平,可进行下一步的沥青混合料性能试验。

2 HMAC添加剂性能比对

2.1 高模量沥青混合料的高温性能

在同等条件下,分别对掺有PR Plast module、A、B、C 4种添加剂的沥青混合料试件进行车辙试验。试验所得车辙动稳定度见表7。

由表7可以看出,在掺量0.5%下A产品的抗车辙指标表现为最高,在增加了0.1%后,其抗车辙性能又得到了显著提高,其提高的绝对值也是几种产品中最高的;PR掺量从0.5%提高到0.6%以后,虽然抗车辙性能提高的幅度比较大,但和其他3种产品相比没有明显的优势;B产品在掺量增加后,抗车辙性的变化不大,但是2种掺量下得到的结果与加入0.6%的PR产品非常接近。综上可得,国产的A、B、C 3种添加剂在上述掺量范围内抗车辙性能均能够达到PR产品的性能标准。

2.2 高模量沥青混凝土动态弹性模量

根据路面车辙的形成原因以及国外沥青混合料试验经验,选用动态弹性模量试验评价混合料的模量指标。采用15℃和20℃的试验温度,加载频率为10 Hz,测定各种沥青混合料的动态弹性模量。

试验所得动态模量见表8。

由表8可以看出,在15℃及0.5%掺量的情况下,掺加A与C模量提高明显,其模量值均高于PR产品;在该掺量20℃条件下,A与C同样保持了相对PR产品的优势,B的模量略高于PR产品混合料。综上可得,A产品添加0.5%、0.6%、C产品添加10%在15℃或20℃下的模量均能达到添加0.6%PR的效果。

2.3 高模量沥青混凝土抗疲劳性能

采用4点疲劳试验,疲劳试验的目标值是疲劳寿命达到100万次时的应变值εs≥130με,该值通过3个应变控制水平进行试验得到3组疲劳寿命与应变值,通过双对数线性回归得到εs。试验方法与AASHTO T321-03的方法基本相同,但4点疲劳梁试验没有要求在多个控制水平下试验进行特定值的反算。试验疲劳数据均为电脑采集。试验结果见表9。

由表9可以看出,C添加剂的2种掺量有明显优势,A的0.5%掺量优于PR 2种掺量。如果以PR0.6%的掺量方案作为参照,C产品的2种方案疲劳性能具有明显的优势,而其他几种国内产品的方案相对PR 0.6%掺量方案略低。

3 结论

综上所述,A产品及C产品无论是从抗车辙性能,还是从模量指标及疲劳性能,都表明其产品存在相应的掺配方案满足PR所能达到的性能标准,说明国内产品能够替代PR产品。

摘要：车辙是沥青路面早期破坏的主要形式,在近年来的应用研究中,PR Plast Module添加剂能够显著提高混合料以及沥青路面的抗车辙性能。通过对PR Plast Module和国产的3种添加剂进行性能对比试验研究,结果表明国产添加剂可以替代PR产品。

关键词：沥青混合料,添加剂,高摸量,比对研究

参考文献

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[2]欧阳伟,刘云全,王连广.高模量沥青混合料的试验研究[J].公路,2008,(1):180-184.

[3]刘奕辉.50号硬质沥青在茂湛二期高速公路中的应用[J].现代交通技术.2007,4(4):4-6.

[4]徐志元.高模量添加剂在阿深高速公路(粤境段)中的应用[J].中国公路,2006,(13):106-107.

高模量沥青混合料施工控制篇3

关键词：沥青混合料；高模量；施工工艺

中图分类号：U414文献标识码：A文章编号：1006-8937（2012）05-0123-02

生产力的发展使物质量得到增加，这给交通带来了更大的压力。交通量的猛增，超载的不断严重使路面产生很多问题，尤其是车辙。国内外研究者对提高沥青混合料的劲度模量以改善沥青混凝土路面的抗车辙能力进行了大量的研究。结果表明，提高沥青性能可以显著改善混合料的抗车辙性能。高模量沥青的劲度模量、粘度一般较大，可以很好提高混合料的劲度模量，在一定温度和加载速率下，抗剪切变形能力增强，沥青混合料抗车辙性能加强，路面车辙深度明显降低，且疲劳性能比普通沥青混合料有大幅提高。因此，高模量混合料的应用将很大程度上改善道路的使用状况，重载交通道路新建和养护提供了新的方法。但在应用过程中，很多方面产生了变化，需要进行更加严格的施工过程控制。

1混合料的拌制及运输

1.1拌制

使用高模量外加剂料需要适当提高集料加热温度和沥青加热温度（相对于基质70号沥青），一般情况下，集料加热温度为185℃～195℃，沥青加热温度为160℃～170℃。将外加剂投入到拌合锅内与集料干拌，延长干拌时间5～10 s，然后喷入沥青进行湿拌，以使混合料拌和均匀、所有矿料颗粒全部裹覆沥青结合料为度，无花白料、无结团成块或严重的粗细料分离现象，经试拌确定，推荐干拌8~10 s，湿拌40~45 s。

添加改性剂注意事项：

①干投前，先将改性剂按照拌合楼每次拌合量，计算需要投放高模量添加剂的量，分装成小袋，袋装添加剂搬运至拌和锅投放口旁备用。

②投放须注意时间控制，热料仓开始进料后才可以投放改性剂，投放速度应快，不得漏投，亦不得过早或过晚。

③拌合时间控制，干拌时间为8~10 s，湿拌40~45 s。

④由于投放口温度较高，灰尘较大，投放人员应注意防护，穿防护服和戴防尘口罩。

1.2运输

热拌沥青混合料宜采用较大吨位的运料车运输，但不得超载，或急刹车、急弯掉头使透层、封层造成损伤。运料车的运力应稍有富余，施工过程中摊铺机前方应有运料车等候。对高速公路易等候的运料车多于5辆后开始摊铺。

运料车每次使用前后必须清扫干净，在车厢板上涂一薄层防止沥青粘结的隔离剂或防粘剂，但不得有余液积聚在车厢底部。运料车运输混合料宜用苫布覆盖保温、防雨、防污染。到达现场时混合料温度不宜低于165℃。运料车进入摊铺现场时，轮胎上不得沾有泥土等可能污染路面的脏物，否则宜设水池洗净轮胎后进入工程现场。若混合料不符合施工温度要求，或已经结成团块、已遭雨淋的不得铺筑。摊铺工程中运料车应在摊铺机前100～300 m处停住，空档等候，由摊铺机推动前进开始缓慢前进，避免撞击摊铺机。在有条件时，运料车可将混合料卸入转运车经二次拌和后向摊铺机连续均匀的供料。运料车每次卸料必须倒净如有剩余，应及时清除，防止硬结。

2混合料的摊铺碾压

2.1摊铺

由于高模量沥青混合料对温度比较敏感，摊铺时要求至少有三台运料车等候，但不得超过五台，以避免摊铺时间长，降低温度。采用2台摊铺机成梯队作业进行全幅摊铺，两台摊铺机相隔间距2～4 m。

厚度、宽度，经计算确定摊铺速度，宜控制在2～3 m/min。保证摊铺机缓慢、均匀、连续不断地摊铺。摊铺过程中，不得出现停机待料或者随意更换摊铺速度。摊铺机应对沥青混合料进行较好地初步振实。

摊铺温度与松铺厚度紧跟摊铺机测量，并予以记录，摊铺后沥青混合料温度控制宜在160℃～170℃，松铺系数经试铺确定，松铺系数一般为1.15。防水粘结层如有损坏，必须在损坏部位进行人工补洒后方可施工。摊铺前摊铺机熨平板加热温度应在120℃左右。摊铺过程中要派人在摊铺机后巡查，如果有局部油斑、离析等异常现象要及时分析原因，采取措施人工清除，用热料换补，一起碾压。当路面温度低于5℃，气温低于10℃时或大风天气时，禁止摊铺。

2.2碾压

必须紧凑安排压实，碾压设备紧跟摊铺设备（摊铺机整平板）碾压，初始碾压温度为155℃～165℃，不低于150℃。然后进行复压、终压，碾压终了温度110℃～120℃，不低于100℃。低温时不准施工，碾压完毕后封闭交通，待路面温度在50℃以下时可以通车。压实工艺组合与遍数应根据实际情况通过试验段试铺确定。

2.3接缝施工

接缝施工同正常的路面施工相同，一般横缝采用平接缝，摊铺前应涂刷粘层材料，摊铺后应充分压实，连接平顺。纵缝应避开行驶车辆的轮迹，而且要与中面层纵向接缝错开20 cm以上。纵缝采用热接缝，施工时应将梯队作业摊铺的混合料部分留下10～20 cm宽暂不碾压，作为后摊铺部分的高程基准面，最后作跨缝碾压以消除缝迹。在横向施工缝开始施工时，必须控制好平整度，不宜人工补料调整平整度，同时要及时碾压，防止料温损失无法压实。摊铺过程如果出现较长时间中断，应设置施工缝。

3质量控制

3.1生产的质量控制

高模量沥青混合料的生产质量控制是从生产配合比开始直至最终生产结束，是不断检测所生产的混合料同设计混合料配合比差距大小和检验其路用性能的过程，用以调整拌合过程。检测的项目、频率与质量标准如表1所示。

3.2摊铺现场质量管理

施工过程中必须加强沥青混合料温度的检测，包括混合料到场温度、摊铺温度、终压温度等，检测结果予以书面记录。

摊铺过程中设专人检查摊铺完的沥青路面质量，发现离析、油斑、明显轮迹、裂缝、不平整等缺陷及其处理情况要予以记录。紧跟摊铺机后用插尺检测松铺厚度，并予以记录。

3.3施工后沥青面层的质量检验

施工后沥青面层质量按表2进行检测，其余检测项目按现行施工技术规范进行。

4结语

迅速分散高模量添加剂是拌匀混合料的基础, 延长干拌时间5 ~10 s能够满足拌合要求。由于沥青可能会离析,不应在贮料时间过长，且贮料仓里的量不宜过大。采用人工添加的方式易产生人为因素影响，提倡使用机械的方式进行批量生产，但对于一些使用量较少的工程，为达到经济合理的使用，可以采用固定拌量人工投放的方式。由于掺入了高模量添加剂，拌合温度比拌普通沥青混合料提高了10℃~20℃左右。沥青加热温度掌握在160℃~170℃；矿料加热温度在185℃~190℃；矿粉和添加剂不加热；混合料出料温度控制在170℃~185℃(实际施工时的温度范围)，当混合料温度超过了195℃时，予以废弃。

温度控制的精确与否是高模量沥青混合料施工成败的关键，在施工的每一个环节都应严格检测温度，保证各个环节的温度要求。针对可能出现的运输过程、摊铺过程和碾压过程中温度降低过大，应采取有效方法控制，使施工能够顺利进行。

参考文献：

[1]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出

版社,2001.

[2]JTJ F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].

[3] 陈历志,马峰.HMAC高模量沥青混凝土路面施工工艺[J].

山西建筑,2007,(18).

高模量沥青混合料添加剂性能比对研究篇4

国内大多数地区的沥青混凝土路面都不同程度的存在车辙病害, 车辙的存在严重影响行车的舒适性和安全性, 其维修处置需要大量的资金。国内外相关试验研究表明, 高模量沥青混合料具有良好的高温抗车辙性能。本文选择几种常用的高模量沥青混合料与基质沥青和SBS改性沥青混合料进行高温性能对比评价, 探索高模量沥青混合料在沥青混合料高温性能方面的优势。

1 原材料

1.1 沥青

本试验选取辽河AH-90#基质沥青和4%SBS改性沥青, 各种技术指标均满足规范要求。辽河AH-90#基质沥青的等级为PG58-22, SBS改性沥青的等级为PG70-22。

1.2 矿料

试验用粗集料采用辽阳小屯石灰岩, 细集料采用辽阳小屯石灰岩机制砂, 填料为辽阳小屯石灰岩质矿粉, 技术指标均满足现行规范要求。

1.3 外掺剂

本研究采用“路宝”牌高模量沥青混凝土 (以下简称LB) 外掺剂、法国的PR-M外掺剂、德国Duroflex外掺剂。添加剂剂量分别为总混合料的 (0.2%、0.35%和0.8%) 、 (0.2%、0.35%和0.8%) 和 (0.3%、0.6%和0.9%) 。

1.4 级配

本试验级配采用Superpave设计方法设计, 并借鉴贝雷法的设计思想进行级配设计检验。试验选用SUP-19级配类型, 根据旋转压实试验结果确定辽河AH-90#基质沥青、SBS改性沥青和高模量沥青混合料最佳油石比分别为4.4%、4.5%、4.6%。级配曲线如图1。

2 结果与讨论

2.1 沥青混合料车辙试验

车辙试验是室内评价沥青混合料高温稳定性能的常规试验方法, 目前应用较为普遍, 其中规范已经对沥青混合料的动稳定度做了要求。根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》规定的试验方法进行车辙试验, 对几种沥青混合料进行高温抗车辙性能评价。其中高模量沥青混合料车辙试件成型, 适当增加了压实功, 以保证车辙试验试件的空隙率和设计空隙率一致。通过60℃动稳定度进行高温稳定性能评价, 试验结果如表1, 几种高模量沥青混合料动稳定度与掺量之间的关系曲线, 如图2所示。

从表1可知, 与基质沥青混合料相比较, SBS改性沥青混合料动稳定度提高了176.3%, 掺加高模量外掺剂的几种沥青混合料动稳定度提高最为显著, 在试验掺量范围内, 随着掺量的增加, 动稳定度呈一定的线性增长关系。这从图2曲线也能够明显的得到。以三种掺量的中间掺量的动稳定度来比较, “路宝”牌高模量外掺剂比基质沥青提高了386.6%, 比SBS改性沥青提高了76.1%。当掺量增加到0.8%的时候, “路宝”牌外掺剂混合料的动稳定度比基质沥青的提高了1052.4%, 比SBS改性沥青提高了317.1%。另外两种高模量外掺剂对于动稳定度的提高比例与之类似, 不再赘述。由此说明高模量沥青混合料具有比SBS改性沥青更好的高温抗车辙性能。当然路面抗车辙性能的改善也不是单一的使动稳定度无限制的提高就可以, 还要从其它路用性能及经济适用性方面综合分析选择合适的外掺剂掺量。

将90#基质沥青、4%SBS改性沥青和高模量沥青混合料的车辙试验试件分别取出一个, 观察其累计车辙变形深度, 如图3所示。

从图3完成试验的试件看, 高模量沥青混合料累积变形量很小, 仅是基质沥青混合料的12.0%、4%SBS改性沥青混合料的27.1%, 因此由车辙累计变形深度更能说明高模量沥青混合料具有非常明显的高温抗车辙性能。

2.2 动态蠕变试验

沥青混合料在外力的长时间作用下, 作为响应的变形也会随时间的增加而不断增长, 在取消外力后变形随时间的增加而逐渐恢复, 但有一部分变形会永久存在, 这种力学性质被称为蠕变, 这种材料被称为粘弹性材料, 沥青及沥青混合料都是典型的粘弹性材料, 尤其在高温下, 粘弹性表现的更为突出, 沥青路面的车辙或永久变形就是沥青混合料粘弹性能的直接反映。

美国“国家合作公路研究计划 9-29”推荐用重复加载永久变形试验 (动态蠕变) 和静态蠕变试验来判断一种沥青混合料抵抗永久变形能力。重复加载永久变形试验能够最真实的模拟实际荷载作用于沥青混合料路面的情形, 据相关资料[10]显示, Fn与实际测量的车辙深度也有很大相关性, 当车辙的深度在加大时, Fn逐渐减小。

在这个试验中, 试件会在一个特定的温度下承受一个脉冲压力荷载, 该脉冲荷载为一正矢荷载, 加载时间为0.1s, 间歇时间为0.9s, 在有围压的条件下进行或者在没围压的条件下进行均可以。测量的轴向应变作为一个时间的函数来计算蠕变次数。动态蠕变次数 (Flow number) 指的是轴向永久应变最小变化率时所对应的加载周期数。

积累应变到应变变化率的计算公式如式 (1) 所示:

为了光滑曲线, 取前两次的应变变化率、后两次的应变变化率及本次应变变化率进行平均, 将其作为本次应变变化率的最终值。其相应的计算公式如式 (2) 所示:

最终的流变时间和流变次数均由应变变化率的最小值决定, 如果有两个或两个以上的最小值, 则以第一个最小值为准。

相关资料显示, 沥青路面在夏季高温季节的温度在45℃左右, 因此, 本研究进行了45℃、无围压条件下的动载压应力为0.2MPa、总加载次数为10000次的动态蠕变试验, 进而评价几种沥青混合料的高温性能。其中高模量沥青混合料分别选取最佳掺量条件, 试验结果如图5～图9所示。

由于试验过程中, 除了90#基质沥青和4%SBS改性沥青混合料出现反弯点之外, 见图5和图6, 其余几种高模量沥青混合料的动态蠕变曲线并没有出现明显的应变变化率最小的点, 因此, 程序给定的蠕变次数并不能完全代表混合料的抗动态蠕变性能。进而, 作出几种材料在试验过程中的蠕变次数与蠕变应变的关系曲线, 见图10。

从图10中动态蠕变曲线能明显看出, 随着蠕变次数的增加, 试件的微应变呈增长趋势, 辽河90#基质沥青和4%SBS改性沥青混合料分别出现了反弯的现象, 而几种高模量沥青混合料的蠕变曲线依然很平缓, 说明10000次的加载次数远远没有达到该材料的应变变化率的最小值。由此可定性的说明45℃高温条件下, 高模量沥青混合料的动态蠕变性能好于4%SBS改性沥青混合料, 明显好于90#基质沥青混合料。这些特征规律也正好验证了车辙试验结果。

3 结论

(1) 界面法改性的工艺操作更加简单, 性能更可靠。

(2) 高模量沥青混合料具有显著的抗车辙性能, 不同外掺剂改善的效果不同, 动稳定度提高的程度与外掺剂掺量呈一定的线性趋势。

(3) 采用动态蠕变试验验证了高模量沥青混合料具有良好的高温性能, 得到与室内车辙试验一致的规律。

参考文献

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[5]高性能沥青路面Superpave技术实用手册[M].江苏省交通科学研究院, 2002.

[6]JTG F40-2004, 公路沥青路面施工技术规范[S].

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