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        高性能瀝青混合料的路用性能與應(yīng)用分析

        2018-12-31 00:00:00李永霞
        大科技·D版 2018年11期

        摘 要:本文在研究中以高性能瀝青混合料為核心,明確高性能瀝青混合料組合結(jié)構(gòu),分析高性能瀝青混合料路用性能,提出合理有效的應(yīng)用途徑,發(fā)揮出瀝青混合料的作用,并為相關(guān)研究人員提供一定的借鑒和幫助。

        關(guān)鍵詞:高性能;瀝青混合料;路用性能;應(yīng)用

        中圖分類號:U414.75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1004-7344(2018)33-0208-01

        在我國國民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展中,交通流量迅速提升,使得現(xiàn)代交通呈現(xiàn)出軸載加重、渠化交通等特征,這是我國鞏公路運輸未來發(fā)展的主要趨勢,并對公路路面質(zhì)量和行車舒適性提出更高的要求。針對當(dāng)前而言,我國公路路面施工多采用密級配瀝青混凝土AC,這種瀝青混合料早期損壞抵抗能力、高溫車轍能力不高,而且表面較為光滑,在高速行車的情況下,會發(fā)生“漂滑”現(xiàn)象,形成交通安全隱患。對此,各級公路部門積極探索高性能瀝青混合料,保證各項用路性能,保證保溫穩(wěn)定性與抗滑性能,消除公路交通安全隱患,提高行車安全性和舒適性。在這樣的環(huán)境背景下,探究高性能瀝青混合料的路用性能與應(yīng)用分析具有非常重要的現(xiàn)實意義。

        1 高性能瀝青混合料組成結(jié)構(gòu)

        1.1 懸浮密實結(jié)構(gòu)

        連續(xù)性密級配礦質(zhì)和瀝青組合,即為密級配瀝青混凝土,根據(jù)粒子干涉理論,防止次級集料影響前級密排,各級集料都要隔開,懸浮在次級集料和瀝青膠漿,形成懸浮密實結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)粘聚力較大,摩阻力低,使得溫穩(wěn)定性弱。

        1.2 骨架空隙結(jié)構(gòu)

        連續(xù)性開級礦質(zhì)成分和瀝青組合,形成礦質(zhì)混合料,這種結(jié)構(gòu)特性導(dǎo)致該混合料遞減系數(shù)大,成分中的粗集料占比大,細(xì)集料成分可以忽略不計,由粗集料相靠攏構(gòu)建骨架,由于成分中細(xì)集料過小,粗集料間縫隙較大,形成骨架孔隙結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在實際應(yīng)用中,摩阻力較大,但粘聚力小。

        1.3 密實骨架結(jié)構(gòu)

        間斷性密級礦質(zhì)成分和瀝青組合,屬于高性能瀝青混合料,沒有中間尺寸粒徑,由大量的粗集料組合成空間骨架,由適量的細(xì)集料填補(bǔ)孔隙,形成密實骨架結(jié)構(gòu)。在實際應(yīng)用中,這一結(jié)構(gòu)形成的瀝青混合料無論是粘聚力還是摩阻力都強(qiáng)。

        對比以上三種結(jié)構(gòu)的高性能瀝青混合料,公路工程中大多應(yīng)用密實骨架結(jié)構(gòu),無論是性能還是經(jīng)濟(jì)效益,密實骨架結(jié)構(gòu)的高性能瀝青混合料具有十分明顯的優(yōu)勢。

        2 高性能瀝青混合料的路用性能

        對瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾實驗,對比AC-16I級配瀝青混合料和高性能瀝青混合料,獲得實驗結(jié)果如表1所示,當(dāng)前大多數(shù)公路工程中應(yīng)用密級配瀝青混凝土(AC-16I),這種瀝青混合料為密實懸浮結(jié)構(gòu),站在力學(xué)性能的角度上看,這種瀝青混合料穩(wěn)定性高。而高性能瀝青混合料中加入適量的細(xì)集料,由于細(xì)集料膠漿比例和瀝青粘結(jié)力的減少,使得高性能瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度不及AC-16I瀝青混合料,但基本滿足工程規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

        2.1 水穩(wěn)定性

        通過對比AC、高性能瀝青混合料的空隙率,發(fā)現(xiàn)高性能瀝青混合料空隙率低于AC-16I,說明高性能瀝青混合料水穩(wěn)定性高于AC-16I,特別針對凍融劈裂強(qiáng)度比,AC-16I抗裂抗凍性能較差,這主要是因為高性能瀝青混合料中含有大量的粗集料,形成嵌擠結(jié)構(gòu),一旦該瀝青混合料處于受凍收縮狀態(tài)時,粗集料形成的骨架結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生內(nèi)摩阻力,抵抗由于冷環(huán)境造成的內(nèi)部收縮應(yīng)力,保證瀝青混合料應(yīng)用中的凍融穩(wěn)定性。

        2.2 高溫穩(wěn)定性

        通過對比AC、高性能瀝青混合料的礦料間隙率,發(fā)現(xiàn)高性能瀝青混合料料間空隙率高于AC-16I,說明高性能瀝青混合料高溫穩(wěn)定性較高。針對高性能瀝青混合料而言,其高溫穩(wěn)定性和抗車轍能力主要取決于集料級配、瀝青性能這兩方面因素,特別是在夏季,由于高溫天氣會使得瀝青膠漿變軟,車輛行駛后會在路面出現(xiàn)車轍,高性能瀝青混合料中含有大量的粗集料,依靠級配骨架的承載力,粗集料間形成嵌擠鎖結(jié),通過空間骨架結(jié)構(gòu)的提高內(nèi)部摩阻力,在行車載荷下,具有極強(qiáng)車轍變形抵抗能力,即為高溫穩(wěn)定性高。

        2.3 低溫抗裂性

        高性能瀝青混合料具有極強(qiáng)的低溫抗裂性,本文選擇切口小梁能量法進(jìn)行AC-16I和高性能瀝青混合料0℃彎曲應(yīng)變能對比,實驗測得AC-16I0℃彎曲應(yīng)變能為0.06kJ/m3,而高性能瀝青混合料則是0.04kJ/m3,說明密級配瀝青混凝土比高性能瀝青混合料的低溫抗裂性能好。原因是受高性能瀝青混合料的結(jié)構(gòu)影響,由于集料粗化現(xiàn)象,使得高性能瀝青混合料低溫勁度大,弱化其低溫抗裂性,但二者差距不大。

        3 高性能瀝青混合料應(yīng)用分析

        3.1 配合比設(shè)計

        美國學(xué)者提出級配曲線圖,將篩孔直徑n次冪當(dāng)做橫坐標(biāo),而集料累計通過率當(dāng)做縱坐標(biāo),構(gòu)建立級配曲線圖,確定礦料空隙率、油石比、馬歇爾穩(wěn)定度、流值等相關(guān)參數(shù),發(fā)現(xiàn)n為0.435時,空隙率最小,即獲得最大的密實度。對此,可以將0.35、0.40、0.45、0.50、0.55帶入到n中,獲得n為0.435時,高性能混合料密實度最大。

        3.2 性能標(biāo)準(zhǔn)檢測

        將高性能瀝青混合料應(yīng)用到某公路中,該實驗路段為包含三層瀝青層,本研究中測得實驗路段性能指標(biāo),相比于發(fā)達(dá)國家公路戰(zhàn)略計劃標(biāo)準(zhǔn)而言,發(fā)現(xiàn)高性能瀝青混合料各項路用性能符合標(biāo)準(zhǔn)。

        3.3 使用效果

        截止到2018年,該試驗路段已經(jīng)通車3年多,每天要承載超過5萬輛大小型車,在重載交通不斷碾壓下,在2018年4月份,觀測結(jié)果為路面平整堅實,沒有任何車轍。可以驗證,高性能瀝青混合料的應(yīng)用效益較高,值得被廣泛推廣。

        4 結(jié)束語

        綜上所述,本文分析高性能瀝青混合料結(jié)構(gòu)為密實骨架結(jié)構(gòu),通過和AC-16I性能對比,得到高性能瀝青混合料具有極強(qiáng)的水穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性,低溫抗裂性略低,但和AC-16I差距不大,并在實際應(yīng)用中,無論是在性能標(biāo)準(zhǔn)檢測還是實際觀測上,都具有較強(qiáng)的路用性能。

        參考文獻(xiàn)

        [1]秦玉層.高性能瀝青混合料的路用性能及其應(yīng)用研究[D].大連理工大學(xué),2015.

        [2]谷永革.高性能瀝青及瀝青混合料在津薊高速公路應(yīng)用的研究[D].東南大學(xué),2016.

        收稿日期:2018-10-9

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