沥青掺量

2024-05-31

沥青掺量(共5篇)

沥青掺量 篇1

摘要:进行了不同沥青掺量下AC-13C密级配沥青混合料试件的马歇尔稳定度、车辙、冻融劈裂试验,分析了不同沥青掺量对混合料强度特性、高温稳定性、水稳定性的影响。结果表明,利用混合料的抗车辙性能及冻融残留强度两个试验能够合理确定沥青最佳掺量,而马歇尔稳定度试验高估了沥青掺量范围。由此在进行密级配沥青混合料路面结构设计时,抗车辙性能及冻融残留强度应作为确定最佳沥青掺量的主要控制指标,而马歇尔稳定度可作为参考指标,弥补实际操作的不足。

关键词:密级配沥青路面,沥青混合料,沥青掺量,影响分析,最佳沥青掺量

由于沥青混合料组成材料存在不合理配比,导致在公路的运营过程中面临一些问题,如沥青路面过早出现路面车辙、早期水损害严重等现象[1],尤其在湿热地区,问题更为突出。因此,从路面材料沥青混合料组成设计的合理性和使用性能的试验研究等多方面入手,解决沥青路面的低温开裂、高温车辙等病害问题,提高沥青路面使用寿命和使用质量,具有十分重要意义[2]。针对目前普遍采用的重交通AC-13C型沥青混合料,在不同的沥青掺量(在相同的压实条件下,即空隙率)情况下分别进行了马歇尔稳定度试验、车辙试验、冻融劈裂试验[3],对沥青掺量这一沥青混合料性能主要影响因素[4]进行研究,得到了确定出某个最佳的沥青掺量的试验方法,使混合料既能满足高温稳定性能,又能满足低温抗裂及耐久性能的要求。

1 试验

1.1 原材料

沥青。重交AH-70石油沥青,实测25℃时的针入度为71(0.1 mm),15℃时延度>150 cm,软化点为46℃,符合JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》(以下简称《规范》)的要求。

粗集料。碎石最大粒径13.2 mm,洁净,干燥,无风化,无杂质,密度2.715 g/cm3,吸水率1.0%,压碎值16.1%,具有足够的强度和耐磨性,符合JTG E40—2005《公路工程集料试验规程》(以下简称《集料规程》)的要求。

细集料。人工砂最大粒径4.75 mm,洁净,干燥,无风化,无杂质,黏土含量≤3%,密度2.727 g/cm3,砂当量71%,与沥青具有良好黏结力,符合《集料规程》的要求。

矿粉。矿粉视密度2.672 g/cm3,含水率0.3%,0.075 mm筛孔通过率>76.1%,干燥,不含泥土杂质,符合《集料规程》的要求。

1.2 矿料级配

沥青混合料矿料级配采用AC-13C类型,矿料由粗集料、细集料和矿粉组成,符合《集料规程》矿料级配范围的要求。AC-13 C型沥青混合料一般用于城市道路和其他道路工程两层式沥青路面的上面层。

为了较好控制矿料级配,粗集料、细集料均筛分成单粒级,再按《集料规程》要求的级配范围合成矿料级配,见表1。

1.3 试验方案

选择沥青混合料级配类型为AC-13C型,矿料粒径为0.15~13.20 mm,矿粉为粒径<0.15 mm。根据《规范》推荐的沥青掺量范围为3.0%~7.0%。进行混合料配合比设计时,沥青掺量逐渐增加,使得沥青掺量依次为3.2%,4.0%,4.8%,5.6%和6.4%,分别配制成试件1组,2组,3组,4组,5组,根据JTJ052—2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(以下简称《沥青规程》)制作沥青混合料试样。试件双面各击实75次,制作成型并养护24 h后,进行物理力学性能指标的测定,来研究沥青掺量与沥青混合料性能、沥青路面性能之间的关系。试件密度用体积法测定,稳定度和流值用马歇尔试验仪测定,所有试验数据进行统计分析,结果见表2。

对每组试件分别进行马歇尔稳定度测定、车辙试验、冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验,用来评价不同沥青含量对沥青路面路用性能影响。

2 结果与分析

2.1 沥青掺量对沥青混合料强度的影响

根据《沥青规程》对沥青混合料马歇尔稳定度测定的试验结果见图1和图2。

图1反映了沥青掺量与空隙率的对应关系,空隙率随沥青掺量的增加而降低,沥青掺量从3.2%升高到6.4%,则空隙率将会从10.3%降低到0.3%。图2给出了沥青掺量与马歇尔稳定度的对应关系,由图2可以看出,对于相同级配条件下,试样马歇尔稳定度随沥青掺量的增加呈现先上升后下降的凸型曲线,在沥青掺量为4.5%时稳定度达到最大值,超过4.5%后,马歇尔稳定度迅速下降。说明了沥青掺量对沥青混合料的稳定度影响较大。根据现有的理论[1],之所以有这种规律,其原因在于空隙率越大,混合料的实际有效厚度越小,其整体抗力越小,强度越低,而在相同的级配条件下,沥青掺量越高则空隙率越小。同时,从试验结果中发现,实验中所有沥青掺量得到的马歇尔稳定度均超出了《规范》中的设计值(8 k N),因此,在实际中使用马歇尔稳定度作为确定沥青掺量的控制指标还值得商榷。

2.2 沥青掺量对沥青混合料高温稳定性的影响

沥青路面在高温条件下或长时间承受荷载作用,沥青混合料会产生显著的变形,其中不能恢复的部分成为永久变形,即车辙。车辙的产生降低路面的使用性能,危及行车安全,缩短了沥青路面的使用寿命。

车辙试验是评价沥青混合料在规定条件下抵抗塑性流动变形能力的方法。根据T0719—1993《沥青及沥青混合料规程》要求,进行60℃的恒温、0.7 MPa的轮压下车辙试验,研究沥青掺量对沥青路面车辙(高温稳定性)的影响。动稳定度和车辙变形量随沥青掺量增大的变化关系曲线见图3、图4。

图3反映动稳定度随沥青掺量增大而减小,沥青掺量在4.0%~5.0%之间,动稳定度有一个稳定时期,且>1 200次/mm。图4反映车辙变形量随沥青掺量增加而增大,沥青掺量超过5.0%后60 min车辙变形量迅速增加,表明沥青含量不能超过该值。

从试验结果中发现,实际满足《规范》要求的沥青掺量范围相对较小,这说明在工程中确定最佳沥青掺量以及施工过程中控制沥青混合料质量时,动稳定度应当作为一个主要的控制指标。

2.3 沥青掺量对沥青混合料水稳定性的影响

混合料的水稳定性是决定沥青路面抗水损坏能力的根本因素,直接关系到路面的各种使用性能。根据T0729—2000《沥青及沥青混合料规程》要求,进行冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验来评价沥青掺量对混合料水稳定性的影响。图5为混合料试样24 h浸水后马歇尔试验的结果。

可以发现,除了沥青掺量为3.2%的这个点残留稳定度为79.16%外,其余均满足《规范》80%的要求。因此,现行《规范》将马歇尔稳定度作为沥青混合料中沥青掺量的控制指标,作者认为并不合理。同时,浸水马歇尔试验也并不能准确反映混合料的水稳定性。

图6给出了不同沥青掺量与冻融劈裂残留强度关系曲线。由图6可知,经过冻融后,沥青混合料的强度均显著下降,大部分试件已无法满足强度要求,经曲线拟合后发现,满足75%残留强度要求的沥青掺量区间仅在4.6%~6.4%之内,而该区间正是最佳沥青含量范围,因此,冻融劈裂残留强度可作为另一个控制指标。由于冻融对沥青混合料强度有较大影响,在寒冷地区,沥青混合料的冻融残留强度应该着重考虑。

3 结语

1)沥青掺量的变化对沥青路面路用性能产生显著影响,根据数学原理,必存在某个最佳沥青掺量,使得沥青混合料的各项性能均很好地满足各种路用需求。

设计中应该把混合料的抗车辙性能和冻融残留强度作为主要的控制指标。

2)对于密级配沥青混凝土路面,在工程实践中,马歇尔稳定度(包括浸水马歇尔稳定度)可不做考虑,或者仅作为参考指标。

3)相同级配条件下,沥青掺量对沥青混合料的高温稳定性及水稳定性有着重要影响。对于不同的温度地区、降水地区,进行沥青路面结构设计时,其控制指标侧重点应有所不同。

参考文献

[1]吴瑞麟,石力万,余海洋,等.影响沥青路面全厚度车辙关键因素的试验研究[J].武汉理工大学学报,2008,30(1):58-61.

[2]丛培良,余剑英,吴少鹏,等.影响沥青混凝土路面车辙因素分析[J].石油沥青,2007,21(4):48-53.

[3]孙立军.沥青路面结构行为理论[M].上海:同济大学出版社,2003.

[4]曾世东.沥青掺量对沥青路面使用性能的影响[J].西南林学院学报,2008,28(3):77-79.

沥青掺量 篇2

1 实验原理与方案

1.1 实验原理

红外光照射样品时, 此辐射不足以引起分子中电子能级的跃迁, 但可以被分子吸收引起振动能级的跃迁, 形成红外吸收光谱的不同物质对红外辐射吸收频率不同, 形成的谱带位置也不一样。物质数量的不同, 形成的谱带强度和形状也不同。对于官能团, 具有红外特征吸收峰, 根据各种物质的红外特征吸收峰的位置、数目、相对强度和形状等参数, 可推断试样物质中存在哪些基团, 确定其分子结构。

SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯的嵌段共聚物, 分子结构为:

可以看出, SBS改性剂的化学结构式中, 有两个很明显的官能团, 一个为苯乙烯片段中的苯环结构, 一个为反式丁二烯片段中的碳碳双键结构, 在利用红外光谱测试的时候, 可以通过这两个官能团来对其进行研究。

沥青的四组分分子结构见表1, 可见沥青质, 芳香分, 饱和分结构中均存在苯环结构, 这也是造成红外光谱测试结果中公共的吸收峰对苯环结构敏感的原因。

通过对比可以发现SBS和沥青中均含有苯环结构, 因此若选取苯环作为检测手段, 沥青中的苯环结构就会对SBS中苯乙烯结构部分的吸收产生影响, 从而对SBS掺量的检测产生影响。

1.2 实验方案

1) 改性沥青配方

制备的改性沥青采用单一变量法控制, 尽量使得所有改性沥青样品只是SBS改性剂掺量不同, 其配方按照表2所示。

2) 实验工艺

对改性沥青的实验加工工艺按照如下所示:称取一定量的沥青和抽出油, 快速加热升温至180℃, 随后再加入SBS改性剂, 维持温度在180—190℃, 剪切速率在5500r/min, 剪切30分钟, 再添加一定量的稳定剂, 剪切5分钟, 最后发育2小时即可。

3) 制样方法

制备的改性沥青, 先在165℃的烘箱里面放置半小时, 使得改性沥青变为液体状, 随后取少量快速冷却, 手工拉制成薄膜, 以可见光可穿透为准, 随后在室温下静置10-20分钟, 采用每组掺量最低测试两组的办法扫描试样, 获取数据。

2 基质沥青的红外特征吸收峰

利用实验室的尼高力is-5红外光谱仪对基质沥青红外光谱的测定, 其公共吸收峰如表3所示。

3 不同SBS掺量的改性沥青红外光谱图分析

分别选取SBS掺量为3.6%, 4.0%, 4.4%, 4.8%的改性沥青测定其红外光谱, 如图3所示。

利用OMNIC红外光谱软件读取工具, 分别读取SBS掺量为3.6%, 4.0%, 4.4%, 4.8%的红外光谱图吸光度值。将基质沥青吸收峰所在吸收频率处吸光度强度进行比较 (该实验比较了1601cm-1, 1456cm-1处的吸光度) 。

由图4和图5可以看出, 在频率1456cm-1、1601cm-1处吸光度的变化与SBS掺量不成线性关系, 究其原因还是因为沥青中本身还有苯环结构, 影响了上述位置处的红外吸收。本实验中SBS在968cm-1处有较强的反式=CH面外摇摆振动峰, 而所采用的基质沥青在此处没有吸收峰干扰, 空气在此波数内无干扰。

4 SBS掺量标定方程的建立与验证

相关资料显示, SBS中的反式丁二烯的特征吸收峰在960~970cm-1范围内有较强的反式=CH面外摇摆吸收峰, 故选取该特征吸收峰处的吸光度作为考察对象。利用朗伯-比尔定律 (A=Kbc) 将所测吸光度值化为统一浓度, 则其吸光度值SBS掺量的变化如表2。

绘制改性沥青吸光度 (968cm-1) 随SBS掺量变化曲线, 如图6所示。

可以看出随着SBS掺量的增加, 在968 cm-1处沥青的吸光度也相应增加, 呈现出接近线性的关系, 其方程为:

A=0.1467C+0.2576 R2=0.9505 (式1)

式中:A为吸光度, C为SBS掺量。

利用建立的标准曲线及其回归公式对某SBS改性中的SBS掺量反算, 并采用相对误差 (相对误差= (实际SBS检出量-检出量) /实际SBS含量) 表征其检测精度, 结果如表4。

可以看出, 上述检测结果满足参考相关文献建议的相对误差允许范围是1.25%~7.67%要求。因此, 可以说本研究建立的基于红外光谱分析的SBS掺量检测方法是可行的。

5 结论

1) SBS中反式丁二烯不含有苯环结构, 不会产生光谱的干扰, 可将其作为测定SBS掺量的指标。

2) 反式丁二烯在968cm-1处吸光度和SBS掺量线性关系良好, 可作为SBS改性沥青中SBS含量定量测试的标准曲线。

3) 应用傅里叶变换红外光谱技术可实现SBS改性沥青中SBS含量的准确、快速测试。

参考文献

[1]李雯婵, 樊亮, 林荔萍.SBS掺量对改性沥青性能的影响[J].山东交通科技2009 (1)

[2]原健安, 纪东, 祝志刚.SBS剂量对改性沥青性质的影响[J].长安大学学报 (自然科学版) ;2005年03期

[3]肖鹏, 康爱红, 李雪峰.基于红外光谱法的SBS改性沥青共混机理[J].江苏大学学报 (自然科学版) , 2005 (6)

[4]赵永利, 顾凡, 黄晓明.基于FTIR的SBS改性沥青老化特性分析[J].建筑材料学报, 2011 (5)

沥青掺量 篇3

近年来, 我国交通运输业的快速发展, 交通基础设施建设进入了一个高速发展期, 公路里程大幅度增长。据资料统计, 我国在1989 年全国公路总里程为271 公里, 到1999 年, 我国公路总里程已突破1 万公里, 到2002 年突破2 万公里, 2003 年近3 万公里, 已位居世界第二位。从2008 年开始我国道路建设发展更为突飞猛进, 到2014 年底, 我国公路里程已突破446.39 万公里。在短短的二十多年里, 我国公路建设成绩相当于其他国家半个世纪的发展历程。

随着我国汽车保有量的逐年增加, 大量的废旧轮胎急需处理, 2009 年以后, 每年都有一定程度的上涨, 废旧轮胎2013 年产量为1080 万吨, 并以每年约5%~6%的速度增长, 预计2020 年将达到2000 万吨[1]。如此多的废旧轮胎, 如果采用燃烧处理, 将产生大量废气污染, 影响空气质量和人民生活水平, 并造成大量资源浪费。

研究表明将废旧轮胎磨成橡胶粉加入道路石油沥青中, 不仅起到了节约能源保护环境的效果, 同时还能改善道路石油沥青的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性能, 橡胶沥青混合料不仅可以减少行车噪音, 提高行车的安全系数, 改善路面的路用质量, 并且废旧轮胎价格低廉, 生产技术成熟, 降低了筑路的成本[2]。本文通过研究橡胶粉掺量和目数对橡胶沥青性能的影响, 确定废旧橡胶粉的掺量、目数和基质沥青的种类, 提出橡胶沥青的配方。

2 橡胶粉掺量对橡胶沥青性能的影响

2.1 原材料

基质沥青1# 采用70#A级的道路石油沥青, 其性能见表1[3,4]。基质沥青2# 采用50#A级的道路石油沥青, 其性能见表2。

2.2 试验方案

废旧橡胶粉采用40 目的胶粉, 将废旧橡胶粉采用15%、20%、25%、30%四个等级, 分别加入基质沥青中, 采用高速剪切机对橡胶沥青进行加工。

2.3 试验结果

橡胶粉掺量对橡胶沥青性能的影响试验结果见表3 和图1。

从表3 和图1 可看出, 掺量对1# 和2# 橡胶沥青的影响基本相同, 随着橡胶粉掺量的增加, 1# 和2# 橡胶沥青的黏度、软化点和弹性恢复随着增加, 针入度逐渐减小, 延度先增加后减小, 在橡胶粉掺量为25%时延度都出现了拐点, 说明橡胶粉掺量有一个临界点, 其原因是因为橡胶粉吸附在沥青的轻质组分中, 当掺量超过一定比例后, 就会出现橡胶粉过剩, 导致延度下降。根据试验结果, 推荐橡胶粉的掺量为25%。

3 橡胶粉目数对橡胶沥青性能的影响

3.1 原材料

基质沥青1# 采用70#A级的道路石油沥青, 其性能见表1。基质沥青2# 采用50#A级的道路石油沥青, 其性能见表2。

3.2 试验方案

采用橡胶粉掺量为25%, 废旧橡胶粉采用20 目、40目、60 目和80 目的胶粉, 采用高速剪切机对橡胶沥青进行加工。

3.3 试验结果

橡胶粉目数对橡胶沥青性能的影响的试验结果见表4 和图2。

从表4和图2可看出, 橡胶粉目数对1#和2#橡胶沥青的影响基本相同, 随着橡胶粉目数的增加, 橡胶沥青的针入度逐渐减小, 而对黏度、软化点、弹性恢复和延度的影响不大。从试验结果可知, 橡胶粉目数对针入度结果有一定影响, 采用多少目的橡胶粉添加进沥青才合适, 还要结合橡胶沥青混合料的路用性能予以选择。从性能上看, 采用1#基质沥青加工的橡胶沥青, 性能比较好, 建议在选择橡胶沥青时, 要因地制宜, 根据当地的环境和使用目的选择合适的基质沥青。根据本文的研究需要采用40目的废旧橡胶粉做为胶粉, 采用70#A级的道路石油沥青做为基质沥青。

4结语

根据上述的试验结果, 确定橡胶沥青的配方是基质沥青 (70#A级的道路石油沥青) :橡胶粉 (40目) =75:25。采用该配方对橡胶沥青的主要技术性能进行检验, 见表5, 其主要技术指标满足《橡胶沥青及混合料设计施工技术指南》[5]中橡胶沥青技术标准对于热区 (热区主要是指《公路沥青路面施工技术规范》 (JTG F40-2004) A.4.4中的1-3、1-4气候分区) 的技术要求。

橡胶沥青既可以节约能源, 减少环境污染, 解决了废旧轮胎堆放、再处理的问题, 改善了现有沥青的性能, 顺应了节约资源和保护环境的基本国策, 实现了建设资源节约型、环境友好型国家的目标。

参考文献

[1]张正甫, 刘松玉, 蔡光华, 魏启炳.废旧轮胎在道路工程中的研究进展.土木工程学报[J].2015, (S2) :361-368.

[2]State of California Department of Transportation.Asphalt Rubber Usage Guide[S], 2003.

[3]交通部公路科学研究院.JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].北京:人民交通出版社, 2011.

[4]交通部公路科学研究院.JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范[S].北京:人民交通出版社, 2004.

沥青掺量 篇4

为了改善乳化沥青的路用性能, 本文添加了胶乳对乳化沥青进行改性, 并对不同掺量下, 改性乳化沥青冷再生混合料的高温性能、低温性能、抗开裂性能及抗温缩性能进行了研究, 研究结论给予业内一定的参考。

1 高温性能

胶乳掺入乳化沥青中可以形成更加复杂的立体网状结构, 胶乳作为聚合物大分子结构, 可以在混合料内部形成各向的搭接, 同时, 胶乳可以对乳化沥青进行改性, 进一步提高其高低温性能。

本文对普通冷再生乳化沥青中掺加4.5%的胶乳, 发现其动稳定度提高了近一倍, 从不掺加胶乳的5727次/mm提高到10080次/mm, 效果非常显著, 如图1所示。

2 低温性能

国内外相关研究表明, 冷再生层的破坏形式更接近较大的破坏应变, 所以对于冷再生层来说, 低温下的破坏应变是十分重要的指标[1~3]。

采用小梁弯曲试验进行冷再生混合料低温试验。试件尺寸为250mm×30mm×25 mm的棱柱体小梁, 跨径为200mm。试验温度为-10℃, 加载速率为50mm/min, 直至破坏, 试件在环境箱中保温至少2小时。

本文对不同胶乳含量的冷再生混合料在不同温度下的弯拉应变进行了考察, 结果如图2所示。

由图2可见, 随着温度降低, 冷再生混合料破坏应变逐渐减小, 没有掺加胶乳的冷再生混合料破坏应变从3000με降低至1000με, 降低了2000με;掺加4.5%胶乳的混合料破坏应变从3750με降低至2250με, 降低了1500με。

同一温度下, 随着胶乳掺量的增大, 冷再生混合料的破坏应变呈增大趋势, 这是由于胶乳是柔性材料, 在低温下具有一定的变形量, 从而延缓了冷再生混合料的破坏过程。

3 抗温缩性能

甘肃地区气候差别较大, 年温度波动范围在-30℃~30℃之间, 温度跨度大, 导致路面材料出现温缩裂缝, 所以抗温缩性能试验能够反映材料的地区适应性。冷再生材料中由于掺入一定比例的乳化沥青和水泥, 被称为半柔性材料, 具有抵抗温缩裂缝的能力。

本文对掺入胶乳的冷再生混合料做了更为细致的研究, 考察胶乳掺入后对混合料温度收缩的影响, 如图3所示。

图3为每10℃温度区间内冷再生混合料的收缩, 当温度低于-20℃后, 冷再生混合料的收缩快速增加, 温度敏感性变大。掺入胶乳后, 这一趋势更加明显。

4 结语

1) 无论是采用车辙试验评价还是Flow Number试验评价, 胶乳掺量对高温稳定性的影响均较为显著。

2) 掺加胶乳后混合料低温性能得到明显的改善, 当胶乳掺量为4.5%时, 乳化沥青冷再生混合料的性能最优。

3) 采用半圆试件抗开裂试验及温缩试验考察冷再生混合料的开裂性能, 发现胶乳的加入可以有效抵抗开裂的发生;而冷再生混合料的温缩系数介于水泥混凝土和沥青混凝土之间, 因此其具有良好的抗温缩性能, 较普通沥青混凝土不易产生温缩裂缝。但温度低于-20℃后温缩系数增大, 开裂风险增大。

摘要:乳化沥青冷再生混合料性能受乳化沥青、旧料性能、配合比设计等的影响, 本文从原材料角度出发, 研究了胶乳改性乳化沥青冷再生混合料的性能, 并对不同胶乳掺量下混合料的高温性能、低温性能、抗开裂性能及抗温缩性能进行了研究。

关键词:胶乳,乳化沥青,冷再生混合料,性能

参考文献

[1]徐剑, 黄颂昌, 邹桂莲.高等级公路沥青路面再生技术[M]北京:人民交通出版社, 2011。

[2]刘永.乳化沥青冷再生混合料技术研究[D].西安:长安大学, 2010.

[3]张争奇, 王永财.沥青胶浆对沥青混合料高低温性能的影响[J].长安大学学报 (自然科学版) , 2006, 26 (2) :1-5.

[4]曹晓娟, 张振兴, 郝培文, 董利鹏.多聚磷酸对沥青混合料高低温性能影响研究[J].武汉理工大学学报.2014, 36 (6) :47-53.

[5]张宜洛, 郑南翔.沥青混合料的基本参数对其高低温性能的影响[J].长安大学学报 (自然科学版) , 2006, 26 (4) :35-40.

[6]肖鹏, 酒雪洋, 吕阳, 等.基于动态模量的玄武岩纤维沥青混合料高低温性能研究[J].公路.2016, 1:211-214.

[7]张喜艳, 王闻, 王春.不同外掺剂改性沥青混合料路用性能对比研究[J].道路施工与机械.2015, 7:59-63.

[8]刘峰.沥青路面基层冷再生材料路用性能的试验研究[D].沈阳:沈阳建筑大学, 2008.

沥青掺量 篇5

关键词:大掺量,RAP,再生混合料,水稳定性

引言:

随着我国道路建设进程的持续推进及使用年限的逐年增长,我国沥青路面建设开始进入大、中修期。为了响应国家十二五节能减排战略,废旧沥青混合料应当循环利用。我国公路的服务时间往往未能达到设计要求,很大一部分原因是由于沥青路面的水稳定性不足,导致路面耐久性不够,产生水损害破坏,水损害已经成为当前我国沥青路面主要病害之一。所以,研究再生沥青混合料的水稳定性有其重要意义。

1原材料性能:

1.1沥青

新沥青采用90#道路石油沥青,旧沥青通过对现场回收的沥青混合料进行抽提获得。经过前期试验对比分析,确定再生剂用量为旧沥青的7%时可可明显改善路用性能且满足规范要求。新旧沥青主要技术指标如下表1。

1.2集料

新集料为石灰岩,旧集料来自贵州省某二级公路上面层原级配为AC-13混合料油石比为4.8%新旧集料主要技术指标如下表2。

2配合比设计

2.1配合比设计

本研究RAP来自贵州省某二级公路上面层原级配为AC-13混合料油石比为4.8%,生沥青混合料合成级配类型为AC-20F,以RAP掺量为40%、50%、60%、70%分别进行配合比设计。见图1

由图1可知不同RAP掺量的再生沥青混合料的合成级配曲线都《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)要求的范围内。

2.2最佳油石比:

研究采用马歇尔试验方法确定最佳油石比OAC,选用5个级别的油石比分别为4.0%,4.5%,5.0%,5.5%,6.0%;70%RAP掺量采用4.5%,5.0%,5.5%,6.0%,6.5%油石比制作试件进行马歇尔试验,马歇尔的性能指标最终确定最佳油石比如下表。

4水稳定性评价

沥青混合料水稳定性评价包括:1.)评价沥青与矿料的黏附性。2.)评价沥青混合料浸水以后的力学性能。

本研究采用浸水马歇尔试验与冻融劈裂试验(实验方法参照JTG E20-2011中T0729-2000和T0709-2000进行)两种方法对再生沥青混合料在加再生剂和不加再生剂的两种情况下的水稳定性进行对比研究。

4.1浸水马歇尔实验

浸水马歇尔试验结果如图2。

(1)旧料掺量越大,再生混合料残留稳定度比呈下降的趋势。

(2)相同旧料掺量下,添加再生剂的再生混合料残留稳定度比高于未加再生剂的再生混合料,说明再生剂能够有效改善再生混合料的水稳定性。

4.2冻融劈裂实验

通过冻融劈裂实验来研究混合料的水稳定性,实验结果见图3.

(1)旧料掺量从40%到70%,冻融劈裂残留强度比逐渐下降,究其原因分析:旧料掺量越大,老化沥青含量越高,老化沥青塑形变形能力较差,在冻胀应力过程中,易导致混合料开裂。

(2)相同旧料掺量,加再生剂再生混合料残留强度比高于未加再生剂再生混合料。这说明再生剂能够很好的改善再生混合料的水稳定性。

5小结:

(1)随着旧料掺量从40%~70%增大,加与不加再生剂两种再生混合料残留稳定度比和冻融劈裂强度比都呈下降趋势,说明旧料增多不利于再生混合料水稳定性。

(2)相同旧料掺量下,加再生剂的混合料残留稳定度比和冻融劈裂强度比高于不加再生剂的再生混合料,这说明再生剂有助于提高再生混合料水稳定性能。

(3)随着旧料掺量从40%~70%增大,加与不加再生剂两种再生混合料残留稳定度比差值和冻融劈裂强度比差值呈现增大趋势,这是由于旧料掺量较大时,再生剂用量增大,添加再生剂的混合料性能优势更加突出。

参考文献

[1]国务院办公厅.十二五节能减排综合性工作方案[R].2011

[2]黄颂昌,徐剑,董平如,等.JTG F41-2008,公路沥青路面再生技术规范[S]北京:人民交通出版社,2008.

[3]吕伟民.沥青混合料设计原理与方法[M].上海:同济大学出版社,2001.

[4]邓晓青.厂拌热再生沥青混合料配比设计研究[D],长安大学硕士课题,2007.

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