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        不同抗車轍劑的摻加量對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響分析

        2014-03-20 07:21:26陳淑華
        交通運輸研究 2014年10期
        關(guān)鍵詞:馬歇爾穩(wěn)定度車轍

        陳淑華

        (河北省高速公路石安管理處,河北 石家莊 050031)

        0 引言

        在高速公路日新月異的發(fā)展進程中,高速公路鋪筑的質(zhì)量得到了大幅度提高,但是高速公路路面仍然存在很多問題,比如少數(shù)路段通車僅幾年便發(fā)生車轍、開裂、泛油等早期損壞現(xiàn)象。車轍的出現(xiàn)嚴重影響了路面的服務(wù)質(zhì)量和行車安全,并直接影響路面的使用壽命,造成維護成本的增加。車轍主要是由氣候條件、交通條件、施工質(zhì)量及材料本身的問題造成的。在現(xiàn)今的研究與使用中,瀝青混合料可以通過加入抗車轍劑來改善車轍問題,可是對瀝青混合料中抗車轍劑的最佳摻量的界定卻不是很清晰,本文就此項問題進行相關(guān)研究。

        1 原材料

        (1)瀝青

        采用殼牌90#A級道路石油瀝青和昆侖牌SBS I—C型改性瀝青,按《瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTJ 052—2000)試驗方法進行測試,主要指標如表1。

        表1 瀝青結(jié)合料的技術(shù)指標

        表1 (續(xù))

        (2)集料

        粗集料應(yīng)具有一定的強度和硬度,良好的顆粒形狀,形狀接近立方體,表面粗糙、潔凈、干燥、無風化、無雜質(zhì),且有適當?shù)念w粒級配,與改性瀝青有良好的黏附性。礦粉必須采用石灰?guī)r等憎水性石料磨制而成,且應(yīng)干燥、潔凈,不得含有泥土等雜質(zhì),通過0.075mm的篩孔的含量應(yīng)不低于80%。本試驗采用的礦料均為來自陜西安康的石灰?guī)r。集料分為粗集料、細集料和填料三類。按照《公路工程集料試驗規(guī)程》(JTJ E42—2005)試驗方法測試集料性能,結(jié)果如表2、表3、表4所示。各項指標均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ F40—2004)的技術(shù)要求。

        表2 粗集料的物理、力學(xué)指標

        表2 (續(xù))

        表3 細集料的物理、力學(xué)指標

        表4 礦粉的物理、力學(xué)指標

        (3)抗車轍劑

        抗車轍劑外觀為褐色顆粒,其原材料要求及基本技術(shù)性能指標滿足表5的要求。

        表5 原材料要求及基本技術(shù)性能指標

        在本試驗中經(jīng)過分析得出最佳油石比為4.35%,對于所摻加的抗車轍劑,拌和溫度采用180℃。拌和時間采用3.7min。

        2 高溫穩(wěn)定性分析

        2.1 馬歇爾試驗分析

        根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTJ 052—2000)中的相關(guān)規(guī)定,按照選定的油石比,通過改變抗車轍劑的摻量,成型馬歇爾試件,并對試件進行物理力學(xué)指標的測定,試驗結(jié)果如表6所示。

        表6 不同抗車轍劑摻量的瀝青混合料馬歇爾試驗結(jié)果

        對以上試驗數(shù)據(jù)進行分析得到如下結(jié)論。

        (1)隨著抗車轍劑的劑量增加,瀝青混合料的毛體積相對密度減小。因為抗車轍劑的相對密度小于瀝青混合料的密度,在相同擊實作用下,會造成毛體積密度的下降,故需要增加壓實功能來提高抗車轍劑的作用;瀝青混合料的空隙率提高,說明抗車轍劑的增加會降低瀝青混合料的密實程度;抗車轍劑的摻加量在2~4%時,瀝青混合料VMA隨著抗車轍劑的劑量的增大而增加,因為抗車轍劑在混合料中的交織網(wǎng)絡(luò)中需要占用更大的空間才能完成礦料顆粒之間的相互接觸;瀝青混合料的瀝青飽和度VFA隨著抗車轍劑的增加而減少。

        (2)瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度隨著抗車轍劑劑量增加而增大,因為抗車轍劑之間的變形體網(wǎng)格間的聯(lián)系進一步增強,形成的空間約束作用使馬歇爾穩(wěn)定度增大明顯;當抗車轍劑的劑量為0.2~0.3%時,瀝青混合料的流值減小,當達到0.4%時,又增加到原水平,抗車轍劑的劑量在一定的范圍內(nèi)時,其在集料骨架網(wǎng)格中的加筋作用可以減少試件變形,但是隨著摻加量的不斷增加,抗車轍劑本身變形體增大。

        摻加抗車轍劑后,瀝青混合料的VMA、VFA、馬歇爾穩(wěn)定度、流值均有明顯變化,參照規(guī)范中馬歇爾法確定的最佳瀝青用量方法和表6的結(jié)果得出抗車轍劑在0.3%~0.5%的摻量范圍時可以得到較好的馬歇爾物理力學(xué)指標。

        2.2 高溫車轍試驗分析

        在確定了合理的拌和溫度、干拌時間等要素后,選取0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%六組抗車轍劑摻量的試件,進行車轍試驗,試驗結(jié)果如表7所示。

        表7 不同抗車轍劑摻量的改性瀝青混合料的車轍試驗結(jié)果

        根據(jù)表7可以明顯看出,隨著抗車轍劑的劑量增加,試件的變形量在減少,當抗車轍劑的摻加量為0.4%~0.6%時,動穩(wěn)定度隨抗車轍劑用量的增加而顯著增大。

        3 結(jié)語

        通過本文的研究與分析,發(fā)現(xiàn)加入抗車轍劑可以大大提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能。試驗數(shù)據(jù)表明,當抗車轍劑摻加劑量為0.4%~0.5%時,瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、流值、動穩(wěn)定度都得到了提高,合理地摻加抗車轍劑對改善瀝青混合料的路用性能具有較好的作用。

        [1] 曾志威.摻抗車轍劑瀝青混合料路用性能研究[D].長沙:長沙理工大學(xué),2009.

        [2] 賈錦繡.瀝青混合料添加?;酆衔镞m用性研究[D].西安:長安大學(xué),2005.

        [3]JTJ 052—2000,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程[S].

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