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        濕法加工BRA改性瀝青混合料性能研究

        2020-06-10 02:54:24張立敏
        工程與建設(shè) 2020年1期
        關(guān)鍵詞:抗水試驗(yàn)段礦粉

        張立敏

        (安徽省公路工程檢測中心;橋梁與隧道工程檢測安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽 合肥 230051)

        0 引 言

        布敦巖瀝青(BRA)具有氮分子含量較高、含樹膠及不含蠟等優(yōu)點(diǎn),并具有良好的“半聚合”作用及耐候性。目前國內(nèi)主要通過干法工藝將布敦巖瀝青作為瀝青混合料的外加改性劑使用,加入方式基本同礦粉,但由于布敦巖瀝青軟化點(diǎn)較高、熔融性較差,在干法工藝應(yīng)用過程中,短時(shí)間內(nèi)無法使BRA與混合料充分融合,從而導(dǎo)致混合料性能大打折扣,造成布敦巖瀝青在推廣應(yīng)用過程中遇到不小的挫折。濕法工藝則是將布敦巖瀝青作為基質(zhì)瀝青的改性劑使用,讓基質(zhì)瀝青先于布敦巖瀝青融合,變成改性瀝青。此工藝具有質(zhì)量穩(wěn)定、性能突出的優(yōu)點(diǎn),更適應(yīng)于工程應(yīng)用。因此,濕法工藝是布敦巖瀝青推廣應(yīng)用的發(fā)展方向。

        1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

        首先將經(jīng)過高溫處理活性激發(fā)后的布敦巖瀝青按不同摻配比例與70號(hào)A級(jí)基質(zhì)瀝青在140~149 ℃下低溫熔合15~20 min,在此過程中需充分?jǐn)嚢?,使巖瀝青逐漸充分地分散在基質(zhì)瀝青中;然后將熔合后的巖瀝青改性瀝青在140~149 ℃下以1 000~1 500 r/min的轉(zhuǎn)速剪切磨至細(xì)度為120目以下,制備得到BRA改性瀝青。BRA摻量(外摻)分別為0、10%、20%、30%、40%,按照上述摻量進(jìn)行試驗(yàn)研究。

        2 配合比設(shè)計(jì)

        布敦巖瀝青(BRA)改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)步驟參考瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定,但由于布敦巖瀝青灰分含量大,故在配合比設(shè)計(jì)之初,應(yīng)將其灰分含量考慮進(jìn)去,替換部分礦粉含量,具體計(jì)算公式為:替換的礦粉質(zhì)量=布敦巖瀝青摻量×灰分含量×瀝青含量。譬如油石比為5%,礦粉計(jì)算摻量為3%,布敦巖瀝青(BRA)改性瀝青中布敦巖瀝青摻量為20%,布敦巖瀝青灰分含量為61.7%,則實(shí)際的礦粉摻量應(yīng)為:3%-20%×61.7%×(5%/(1+5%))=2.4%。本次選擇了國內(nèi)應(yīng)用廣泛的AC-13C和AC-20C兩種類型的級(jí)配進(jìn)行布敦巖瀝青(BRA)混合料性能相關(guān)試驗(yàn)研究,油石比分別選用5.2%、4.6%,礦料級(jí)配曲線如下圖所示。

        圖1 兩種類型礦料級(jí)配曲線

        3 室內(nèi)試驗(yàn)研究

        以0、10%、 20%、 30%、 40%布敦巖瀝青摻量的 BRA 改性瀝青為瀝青膠結(jié)劑,分別采用上述相同AC-13C和AC-20C型的礦料用量比例及油石比,研究BRA改性瀝青混合料的高溫性能、低溫性能、抗水損害性能,試驗(yàn)結(jié)果見表1、表2。

        表1 AC-13C瀝青混合料的性能試驗(yàn)結(jié)果

        表2 AC-20C瀝青混合料性能試驗(yàn)結(jié)果

        4 工程應(yīng)用實(shí)踐

        根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)的研究結(jié)果,于2017年在安徽省六安、淮南、宿州三個(gè)市分別選取了一個(gè)路段作為布敦巖瀝青(BRA)改性瀝青混合料的試驗(yàn)路段,并對(duì)其進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測,監(jiān)測結(jié)果見表3~表8。

        表3 各試驗(yàn)段平整度檢測結(jié)果

        表4 各試驗(yàn)段構(gòu)造深度檢測結(jié)果

        表5 各試驗(yàn)段擺式摩擦系數(shù)檢測結(jié)果

        表6 各試驗(yàn)段車轍深度檢測結(jié)果

        表7 各試驗(yàn)段滲水系數(shù)檢測結(jié)果

        表8 各試驗(yàn)段路面外觀檢查結(jié)果

        5 結(jié) 論

        (1)根據(jù)以上結(jié)果分析,BRA改性瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度隨著BRA摻量的增加而逐漸提高。相對(duì)于基質(zhì)瀝青,BRA摻量(外摻)分別為10%、20%、30%、40%的AC-13C瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度分別提高了56.7%、92.1%、109.5%和130.9%,AC-20C瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度分別提高了52.7%、83.1%、98.1%和133.3%,表明濕法制備的BRA改性瀝青能夠明顯改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能。這主要是由于布敦巖瀝青自身的軟化點(diǎn)較高,布敦巖瀝青具有“半聚合作用”,布敦巖瀝青中所含瀝青的分子量高達(dá)9 000,而基質(zhì)瀝青的分子量僅為3 000,巨大的分子量使得布敦巖瀝青的內(nèi)聚力增加。

        (2)濕法加工的BRA改性瀝青能夠明顯改善瀝青混合料的抗水損害能力,隨著BRA摻量的增加其瀝青混合料抗水損害性能先增加,當(dāng)摻量為30%時(shí)達(dá)到峰值,繼續(xù)加大摻量其抗水損害能力則降低,但仍能滿足規(guī)范要求。

        (3)通過工后半年的監(jiān)測結(jié)果來看,各試驗(yàn)段路面表面平整、密實(shí),均未見明顯病害;各路用性能指標(biāo)略有衰減,仍均能夠滿足相應(yīng)規(guī)范要求。

        (4)對(duì)比監(jiān)測結(jié)果,布敦巖瀝青試驗(yàn)段在路面的平整度、滲水、構(gòu)造深度、擺式摩擦系數(shù)等幾個(gè)指標(biāo)上與普通瀝青混凝土路面相差不大。但是工后半年,三條布敦巖瀝青試驗(yàn)路段的車轍深度測值未見明顯衰減,衰減最大值為0.3 mm;而普通瀝青路段的車轍深度明顯衰減,衰減最大值達(dá)到1.9 mm。這說明BRA改性瀝青混合料的抗車轍性能明顯優(yōu)于普通瀝青混凝土。

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