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        橡膠瀝青混合料低溫抗裂性能的研究

        2014-04-15 03:52:36喬彥春孔德志
        建材世界 2014年6期
        關(guān)鍵詞:勁度橡膠粉膠粉

        喬彥春,孔德志

        (1.內(nèi)蒙古通遼市科左后旗公路管理段,內(nèi)蒙古 028000;2.武漢理工大學(xué)硅酸鹽建筑材料國家重點實驗室,武漢 430070)

        瀝青路面的低溫開裂是瀝青路面的主要病害之一,在晝夜溫差較大或者氣溫驟降等情況下,易造成瀝青混合料的溫度應(yīng)力來不及松弛,當(dāng)溫度應(yīng)力的值超過瀝青混合料的可承受的應(yīng)力值時,瀝青混合料出現(xiàn)裂縫,進(jìn)而造成了瀝青路面的破壞。裂縫對路面的持續(xù)使用造成了嚴(yán)重的負(fù)面影響,因此研究瀝青混合料的低溫抗裂性能十分必要。為解決瀝青面層的開裂問題,國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究與調(diào)查。其中使用橡膠瀝青混凝土鋪設(shè)的路面具有較好的抗裂性能和抗疲勞性能[1]。

        Heitzman[2]研究發(fā)現(xiàn)瀝青與橡膠粉之間的作用不是化學(xué)反應(yīng),而是橡膠粉吸附了瀝青中的輕質(zhì)組分而發(fā)生溶脹,并形成了凝膠狀的物質(zhì),從而使得瀝青的粘度增加。Lalwani[3]研究發(fā)現(xiàn):橡膠的加入賦予瀝青更高的彈性,并提高了瀝青的軟化點與粘度,并且其性能的改善主要由橡膠的加入量控制,特別是在降低溫度敏感性方面。Cehovit[4,5]發(fā)現(xiàn)橡膠粉改性瀝青的性質(zhì)在較低溫度能保持較長時間并且只發(fā)生物理溶脹。為推廣橡膠瀝青在道路工程上的應(yīng)用,許多地區(qū)采取立法或者其他技術(shù)推廣方案,以鼓勵橡膠瀝青在實體工程中的應(yīng)用。其中美國、澳大利亞、日本、南非、印度、歐洲等地對橡膠瀝青的應(yīng)用與研究開始得較早,極大地促進(jìn)了橡膠瀝青的使用與推廣[6,7]。

        該文在前人的基礎(chǔ)上,通過改進(jìn)實驗方法,對比復(fù)合型膠粉改性瀝青(A)和SBS改性瀝青混凝土的低溫性能,探討了復(fù)合型膠粉改性瀝青對瀝青混凝土低溫抗裂性能的改善效果。

        1 實 驗

        1.1 材料參數(shù)

        SBS改性瀝青性能見表1。復(fù)合型膠粉改性瀝青(A)是由美國X公司所研制的瀝青膠漿。其以固態(tài)的形式在常溫下儲存、運輸以及使用,并可以完全替代傳統(tǒng)的液態(tài)瀝青,其基本性能如表2所示。

        表1 SBS改性瀝青檢測結(jié)果

        表2 復(fù)合型膠粉改性瀝青(A)檢測結(jié)果

        1.2 方法

        采用低溫彎曲試驗評價復(fù)合型膠粉改性瀝青相對于SBS改性瀝青對瀝青混合料低溫性能的改善。試驗儀器采用澳大利亞IPC公司生產(chǎn)的UTM-25動態(tài)侍服液壓機(jī)。按試樣尺寸可求得小梁破壞時彎拉強(qiáng)度RB、彎拉應(yīng)力εB和彎曲勁度模量SB分別為

        其中:b是跨中斷面試件的寬度;h表示跨中斷面試件的高度;L師試件的跨度;d表示試件破壞時的跨中撓度,mm。PB表示試件破壞時的最大荷載,N。RB為小梁試件破壞時的彎拉強(qiáng)度;SB是小梁試件的彎曲勁度模量,MPa。εB是小梁試件破壞時的彎拉應(yīng)變,μm/m。

        2 結(jié)果與討論

        從表3和表4可知,通過方差的計算,選擇K值小于1.15的試件進(jìn)行對應(yīng)性能的評價。

        表3 SBS改性混合料低溫彎曲試驗結(jié)果

        表4 A瀝青混合料低溫彎曲試驗結(jié)果

        分析低溫彎曲試驗的結(jié)果可知,A瀝青混合料以及SBS改性瀝青混合料破壞的最大彎拉應(yīng)變都大于2 500με,說明兩者都符合技術(shù)要求,都具備很好的低溫抗裂性能。并且A瀝青混合料的最大彎拉應(yīng)變大于SBS改性瀝青混合料,膠粉的加入賦予了瀝青混合料足夠的變形能力,改善混合料的低溫性能,并明顯優(yōu)于SBS改性瀝青混合料。

        3 結(jié) 論

        混合料的低溫彎曲勁度模量越小,說明材料的柔韌性越好。A瀝青混合料最大彎拉應(yīng)變都大于SBS改性瀝青混合料,膠粉的加入賦予了瀝青混合料足夠的變形能力,A瀝青混合料的低溫勁度模量小于SBS改性瀝青混合料,說明其柔韌性更好。綜合最大彎拉應(yīng)變與低溫勁度模量的發(fā)現(xiàn)A瀝青混合料具有優(yōu)于SBS改性瀝青混合料更優(yōu)的低溫性能。故可以得出結(jié)論:橡膠瀝青混合料在低溫抗裂性能方面較普通瀝青混合料具有更優(yōu)異的性能。

        [1] 孫祖望,陳 飆.橡膠瀝青技術(shù)應(yīng)用指南[M].北京:人民交通出版社,2007.

        [2] Heitzman M.Design and Construction of Asphalt Paving Materials with Crumb Rubber Modifier[R].Transport Res Board 1992,1339:1-8.

        [3] Lalwani S,Abushihada A,Halasa A.Reelaimed Rubber-Asphalt Blends Measurement of Rheological Properties to Assess Toughness,Resilieney,Consistensy,and Temperature Sensitivity[J].Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists,1982,51:562-579.

        [4] Magdy Amin Abdelrahman.Engineering Chracterization of the Interaction of Asphalt wih Crumb Rubber Modifier(CRM).English 1996 960000Univercity of Illinois at Urbana-Champaign,Dissertation,1996,255.

        [5] Travis Clarence Billiter.the Characterization of Asphalt-Rubber Binder.English 1996 96000Taxas A&M University,dissertation,1996,277.

        [6] 周純秀,譚憶秋,徐立廷,等.廢舊輪胎橡膠顆粒在瀝青混合料中的應(yīng)用[J].合成橡膠工業(yè),2005,28(2):81-84.

        [7] 石洪波,鄒明旭,廖克儉,等.廢橡膠粉改性道路瀝青的研究進(jìn)展[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù).2005,26(2):27-30.

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