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        RCA改性劑對(duì)SMA-13瀝青混合料路用性能的影響研究

        2021-11-09 01:25:46張宏敏
        西部交通科技 2021年1期
        關(guān)鍵詞:瀝青路面

        張宏敏

        摘要:文章為評(píng)價(jià)復(fù)配雙改性劑RCA對(duì)瀝青混合料路用性能的影響,對(duì)RCA-SMA-13改性瀝青混合料的高溫性能、水穩(wěn)定性及低溫性能進(jìn)行試驗(yàn),并與SBS-SMA-13混合料進(jìn)行對(duì)比分析。研究結(jié)果表明RCA改性劑對(duì)瀝青混合料的高溫性能有一定提升,但在水穩(wěn)定性及低溫性能方面,與SBS改性瀝青混合料處于同一水平。由于RCA改性劑造價(jià)較SBS更低,因此有一定的應(yīng)用研究?jī)r(jià)值。

        關(guān)鍵詞:道路工程;復(fù)配雙改性劑;RCA-SMA-13;路用性能

        中圖分類號(hào):U416.217文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:ADOI:10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.023

        文章編號(hào):1673-4874(2021)01-0081-03

        0引言

        當(dāng)前我國(guó)高等級(jí)公路路面用瀝青多為改性瀝青,即在基質(zhì)瀝青中加入改性劑,提升了瀝青在高、低溫等方面的性能。改性瀝青的應(yīng)用在大大改善我國(guó)瀝青路面使用質(zhì)量的同時(shí),也豐富了我國(guó)瀝青路面的設(shè)計(jì)及施工工藝。

        我國(guó)路面目前使用的聚合物改性劑主要有SBS、SBR、EVA、PE等,SBS屬熱塑性橡膠類,SBR屬橡膠類,EVA、PE屬熱塑性樹(shù)脂類。而復(fù)配雙改性劑RCA主要是以天然瀝青和納米高分子材料進(jìn)行精加工而成。其中天然瀝青性質(zhì)極其穩(wěn)定,耐老化性能好,與基質(zhì)瀝青相容性好;而納米高分子材料的比表面積極大,表面活性更高,使得瀝青路面更適用于高溫、重載等較為嚴(yán)苛的交通條件。拌和瀝青混合料時(shí),與SBS改性劑直接加入瀝青進(jìn)行“濕拌”不同,RCA改性劑先與集料進(jìn)行“干拌”,之后再向拌缸中投入瀝青。本文主要研究RCA改性劑對(duì)SMA瀝青混合料路用性能的影響。

        1原材料及配合比設(shè)計(jì)

        1.1原材料

        本文試驗(yàn)采用的瀝青有兩種,70#基質(zhì)瀝青用來(lái)和RCA改性劑一同制備瀝青混合料,同級(jí)配下,用SBS改性瀝青制備混合料作為對(duì)比研究對(duì)象。RCA改性劑由路冠科技公司提供,摻量為瀝青混合料的1%。上述各種材料的性能指標(biāo)分別見(jiàn)下頁(yè)表1~4。

        1.2確定最佳油石比

        粗、細(xì)集料均使用四川峨邊玄武巖,合成級(jí)配曲線見(jiàn)圖1。

        對(duì)于SBS-SMA-13,顆粒纖維摻加量為瀝青混合料的64%;對(duì)于RCA-SMA-13,RCA摻加量為瀝青混合料的1%,顆粒纖維摻加量降為0.3%。馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

        根據(jù)表5的試驗(yàn)結(jié)果,確定SBS-SMA-13和RCA-SMA-13的最佳油石比分別為5.9%和5.7%??梢园l(fā)現(xiàn),當(dāng)摻加RCA改性劑時(shí),在一定程度上可以降低油石比,減少瀝青的使用。

        2路用性能

        2.1高溫性能

        采用動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。試驗(yàn)溫度為60℃,輪壓為0.7MPa,碾壓速度為42次/min。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

        由表6可以看出,兩種SMA-13混合料均能滿足要求,且遠(yuǎn)大于《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF40-2004)中對(duì)SMA改性瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度的技術(shù)要求。同時(shí)可知,相比于SBS改性瀝青混合料,RCA改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度得到了較大的提升,說(shuō)明其抗車轍能力優(yōu)于SBS改性瀝青混合料。主要是因?yàn)镽CA由天然瀝青和納米高分子材料組成,在拌和過(guò)程中,RCA因?yàn)闇囟茸兓l(fā)生反應(yīng),增強(qiáng)了瀝青稠度,提高了瀝青的粘聚力。

        2.2水穩(wěn)定性

        采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)SMA-13瀝青混合料的水穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

        由表7可知,兩種SMA-13瀝青混合料的殘留馬歇爾穩(wěn)定度和凍融劈裂殘留強(qiáng)度比相差不大,且均能滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求,二者均有良好的水穩(wěn)定性。

        2.3低溫性能

        破壞彎拉應(yīng)變僅能單一地反映瀝青混合料在低溫荷載作用下抵抗變形的能力,而無(wú)法反映溫度荷載的作用。近年來(lái),已有研究采用彎曲應(yīng)變能評(píng)價(jià)低溫性能,這種評(píng)價(jià)方法充分考慮了材料的溫度荷載和變形,更能貼切地表達(dá)混合料的抵抗低溫的能力,彎曲應(yīng)變能密度函數(shù)為。在實(shí)際進(jìn)行混合料的低溫彎曲試驗(yàn)時(shí),獲得的曲線為荷載-位移曲線,對(duì)該曲線進(jìn)行擬合并積分,可獲得荷載達(dá)到最大值以前曲線下方的包絡(luò)面積,此面積即為混合料完全開(kāi)裂破壞所需要的彎曲應(yīng)變能(見(jiàn)圖2)。兩種混合料的低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

        由表8中的試驗(yàn)結(jié)果可知,在級(jí)配相同的情況下,兩種混合料的抗低溫性能處于同一水平。同時(shí),普通瀝青混合料的低溫彎曲破壞應(yīng)變較小,RCA改性劑的加入對(duì)基質(zhì)瀝青在混合料中的性能表現(xiàn)有明顯提升。

        3結(jié)語(yǔ)

        (1)在保持同樣級(jí)配,并滿足瀝青混合料設(shè)計(jì)要求的前提下,RCA改性劑的加入可在一定程度上降低油石比。

        (2)RCA改性劑對(duì)瀝青混合料的高溫性能有較大改進(jìn),可使其動(dòng)穩(wěn)定度值提高約22%,在夏季炎熱地區(qū)有廣闊的應(yīng)用前景。在水穩(wěn)定性及低溫性能方面,RCA改性瀝青混合料與SBS改性瀝青混合料處于同一水平。

        (3)由于RCA改性劑價(jià)格較SBS更加低廉,拌和工藝簡(jiǎn)單,且在級(jí)配良好的情況下可以降低瀝青用量,因此,RCA改性劑在路面材料領(lǐng)域有一定的應(yīng)用價(jià)值。

        參考文獻(xiàn)

        [1]孟勇軍,趙武,陳仕周.Natural巖改性瀝青及瀝青混合料的路用性能研究[J].西部交通科技,2010(6):19-22.

        [2]黃剛,何兆益,張政國(guó),等.抗車轍巖瀝青改性混合料性能研究[J].中外公路,2009,29(3):187-192.

        [3]周勇.復(fù)配雙改性添加劑RCA的運(yùn)用對(duì)降低瀝青路面工程造價(jià)的研究[J].公路,2017(11):183-186.

        [4]袁芮,唐俊,孟勇軍,復(fù)配雙改性添加劑(RCA)混合料性能研究與應(yīng)用[J].城市道橋與防洪,2020(6):267-270.

        [5]JTGF40-2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

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