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        不同工藝制備的SBS 改性瀝青混合料性能研究*

        2020-12-07 08:52:02代霞
        公路與汽運(yùn) 2020年6期
        關(guān)鍵詞:抗水干法改性劑

        代霞

        (河南正興工程管理有限公司, 河南 鄭州 450001)

        傳統(tǒng)SBS改性瀝青路面隨著使用年限的增加,會(huì)出現(xiàn)車轍、裂縫、擁包及坑槽等病害。傳統(tǒng)SBS改性瀝青通過大型剪切設(shè)備剪切濕法預(yù)先制備而成,這種生產(chǎn)工藝存在技術(shù)缺陷及監(jiān)管難題,同時(shí)改性瀝青儲(chǔ)存時(shí)間久了會(huì)出現(xiàn)離析現(xiàn)象。干法生產(chǎn)工藝選用SBS-T速溶型改性劑在拌和現(xiàn)場對普通瀝青混合料進(jìn)行改性,具有以下優(yōu)點(diǎn):1) 改性劑直接投放到拌和樓與混合料拌和,能降低改性瀝青運(yùn)輸過程中的能耗;2) SBS-T改性劑易于儲(chǔ)存和保管,交通不便地區(qū)發(fā)揮空間更大;3) 可避免SBS改性瀝青質(zhì)量監(jiān)管難題及長期儲(chǔ)存離析風(fēng)險(xiǎn)。干法生產(chǎn)SBS-T 改性瀝青混合料能省去預(yù)先對瀝青改性的環(huán)節(jié),但它是一種新型工藝,應(yīng)參照室內(nèi)成熟的試驗(yàn)對瀝青混合料進(jìn)行研究。為此,該文以傳統(tǒng) SBS 改性瀝青及混合料作為參考,研究SBS及SBS-T的最佳摻量,然后對不同改性工藝制備的AC-13C、SMA-13混合料進(jìn)行高溫抗車轍、低溫抗開裂、抗水損害性能研究,為干法 SBS-T 改性瀝青混合料在工程中的應(yīng)用提供指導(dǎo)。

        1 原材料

        1.1 瀝青

        選用道路工程中常用的70#A級道路石油瀝青,其主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

        1.2 改性劑

        濕法工藝采用LG501 線型改性劑,干法工藝采用速溶型 SBS-T 改性劑,其主要技術(shù)指標(biāo)見表2。

        表1 70#A級道路石油瀝青的主要技術(shù)指標(biāo)

        表2 兩種改性劑的主要技術(shù)指標(biāo)

        1.3 纖維

        在瀝青混合料中加入適量的纖維,能起到加筋作用,增強(qiáng)瀝青路面的承載能力,提高混合料的整體力學(xué)性能。采用木質(zhì)素纖維,其技術(shù)指標(biāo)見表3。

        表3 木質(zhì)素纖維的主要技術(shù)指標(biāo)

        2 改性瀝青性能對比分析

        影響改性瀝青性能的因素較多,其中改性劑摻量起關(guān)鍵作用。不同 SBS及SBS-T 改性劑摻量(占瀝青質(zhì)量)下改性瀝青的性能指標(biāo)見表4,其TFOT后殘留物的試驗(yàn)結(jié)果見表5。

        由表4可知:隨著SBS、SBS-T摻量的增加,瀝青軟化點(diǎn)逐漸升高,延度和針入度逐漸降低;SBS、SBS-T改性劑摻量分別大于4%、8%時(shí),瀝青軟化點(diǎn)的增幅逐漸降低,延度和針入度的降幅逐漸增大。

        由表5可知:隨著SBS、SBS-T摻量的增加,TFOT后殘留物的針入度比先升高后降低,延度逐漸降低;SBS、SBS-T摻量分別為4%、8%時(shí),瀝青針入度比達(dá)到峰值。綜合考慮,SBS的最佳摻量為4%,SBS-T的最佳摻量為8%。

        表4 SBS及SBS-T改性瀝青性能指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

        表5 SBS及SBS-T改性瀝青TFOT后殘留物的試驗(yàn)結(jié)果

        3 路用性能分析

        選取AC-13C、SMA-13兩種級配類型混合料,分別進(jìn)行濕法 SBS、干法 SBS-T 改性,研究改性瀝青混合料的高溫抗車轍、低溫抗開裂及抗水損害等路用性能。

        3.1 礦料級配及馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

        AC-13C、SMA-13瀝青混合料中,粗集料為3~5、5~10、11~15 mm玄武巖碎石,細(xì)集料為0~3 mm石灰?guī)r機(jī)制砂,填料為石灰?guī)r礦粉,其各項(xiàng)指標(biāo)均滿足相關(guān)規(guī)范的要求。兩種混合料的礦料級配見表6。SBS、SBS-T摻量分別為4%、8%,SMA-13混合料中木質(zhì)素纖維摻量為0.4%(占混合料質(zhì)量)。兩種混合料的最佳油石比及馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表7。

        表7 瀝青混合料的最佳油石比及馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

        3.2 高溫穩(wěn)定性

        瀝青路面是一種柔性結(jié)構(gòu)層,其物理力學(xué)性能不僅與環(huán)境溫度有關(guān),還與車輛軸載及軸載作用次數(shù)密切相關(guān)。選用車轍試驗(yàn)評價(jià)混合料的高溫抗車轍能力,各瀝青混合料(其表示方式見表8)動(dòng)穩(wěn)定度及車轍深度試驗(yàn)結(jié)果分別見圖1、圖2。

        表8 不同混合料類型的表示方式

        圖1 瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

        圖2 瀝青混合料車轍深度試驗(yàn)結(jié)果

        由圖1、圖2可知:兩種類型改性瀝青混合料的高溫抗車轍能力明顯優(yōu)于普通瀝青混合料;相同改性方式下,SMA-13混合料的高溫抗車轍能力優(yōu)于AC-13C混合料;同類型混合料的高溫抗車轍能力為SBS-T干法改性SMA-13>SBS濕法改性SMA-13>普通SMA-13,SBS-T干法改性AC-13C>SBS濕法改性AC-13C>普通AC-13C。

        3.3 低溫抗裂性

        瀝青路面裂縫會(huì)嚴(yán)重降低路面使用年限和行車舒適性。采用低溫小梁彎曲試驗(yàn)分析混合料的低溫抗開裂能力,各瀝青混合料抗彎拉強(qiáng)度及最大彎拉破壞應(yīng)變試驗(yàn)結(jié)果分別見圖3、圖4。

        圖3 瀝青混合料抗彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

        圖4 瀝青混合料最大彎拉應(yīng)變試驗(yàn)結(jié)果

        由圖3、圖4可知:兩種類型改性瀝青混合料的低溫抗開裂能力明顯優(yōu)于普通混合料;相同改性方式下,SMA-13混合料的低溫抗開裂能力優(yōu)于AC-13C混合料;同類型混合料的低溫抗開裂能力為SBS-T干法改性SMA-13>SBS濕法改性SMA-13>普通SMA-13, SBS-T干法改性AC-13C>SBS濕法改性AC-13C>普通AC-13C。

        3.4 水穩(wěn)定性

        選用浸水馬歇爾及凍融劈裂試驗(yàn)評價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性,各種SBS改性瀝青混合料浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度及凍融劈裂殘留強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果分別見圖5、圖6。

        圖5 瀝青混合料浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

        圖6 瀝青混合料凍融劈裂殘留強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果

        由圖5、圖6可知:兩種類型改性混合料的抗水損害能力明顯優(yōu)于普通混合料;相同改性方式下,AC-13C混合料的抗水損害能力優(yōu)于SMA-13混合料;同類型混合料的低溫抗開裂能力為SBS濕法改性SMA-13>SBS-T干法改性SMA-13>普通SMA-13,SBS濕法改性AC-13C>SBS-T干法改性AC-13C>普通AC-13C。

        4 結(jié)論

        (1) 隨著SBS、SBS-T摻量的增加,瀝青軟化點(diǎn)逐漸升高,延度和針入度逐漸降低,TFOT后殘留物的針入度比先升高后降低,延度逐漸降低。SBS、SBS-T的最佳摻量分別為4%、8%。

        (2) SMA-13、AC-13C改性瀝青混合料的高溫抗車轍、低溫抗開裂、抗水損害能力明顯優(yōu)于普通瀝青混合料;相同改性方式下,SMA-13混合料的高溫抗車轍及低溫抗開裂能力優(yōu)于AC-13C混合料,抗水損害能力相反;相同類型混合料中,SBS-T 干法改性瀝青混合料的高溫抗車轍及低溫抗開裂能力優(yōu)于SBS濕法改性瀝青混合料,SBS濕法改性瀝青混合料的抗水損害能力優(yōu)于SBS-T 干法改性瀝青混合料。

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