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        高粘瀝青SMA-13試驗段路用性能試驗研究

        2023-03-10 09:23:24蔣龍松張洪波
        黑龍江交通科技 2023年1期
        關(guān)鍵詞:油石馬歇爾穩(wěn)定度

        周 勇,蔣龍松,張洪波,劉 康

        (蘇交科集團股份有限公司,江蘇 南京 210017)

        瀝青路面作為柔性路面材料,在夏季高溫行車荷載往復(fù)碾壓下,容易產(chǎn)生車轍和推移病害。某干線公路不同路段基本都存在車轍病害,尤其是在道路交叉口位置較為嚴(yán)重。交叉口處車流渠化交通嚴(yán)重,車速慢,車輛剎車、制動頻繁,對路面變形能力要求嚴(yán)格。交叉口往往是路面病害集中位置,更容易出現(xiàn)車轍和推移病害。瀝青路面產(chǎn)生車轍后,不僅影響行車舒適性,而且嚴(yán)重影響平整度和路表排水能力,對行車安全產(chǎn)生一定的威脅,大大降低了公路服務(wù)水平,且誘發(fā)其他路面病害的產(chǎn)生。由于路表瀝青路面更容易受到雨水和行車荷載作用,要求瀝青對集料具有高粘附性和包裹耐久性,還要具有抗剝落性,避免集料剝離損失而失去防水作用。因此,表層瀝青應(yīng)具有較高的粘性和高溫性能。

        高粘瀝青主要是通過石油瀝青摻改性劑制備而成。相較于SBS改性瀝青,高粘瀝青具有較高的粘度,尤其是60 ℃動力黏度性能優(yōu)異,遠(yuǎn)大于SBS改性瀝青,具有良好的水穩(wěn)定性。高粘瀝青因具有優(yōu)異的粘度,在夏季高溫時能夠較好地抵擋路面車轍變形,可以更好的包裹集料,起到防水封閉作用,避免集料飛散等病害。

        為了研究高粘瀝青SMA-13路用性能,通過原材料試驗評價動力黏度,以及馬歇爾穩(wěn)定度試驗確定最佳油石比。并通過浸水馬歇爾試驗對比分析高粘瀝青和改性瀝青抗水損害性能,最后通過249江蘇省省道試驗段合評價高粘瀝青SMA-13和改性瀝青SMA-13路用性能。研究表明:高粘瀝青具有更高的粘度、穩(wěn)定度和流值。在滲水性能方面,高粘瀝青表現(xiàn)出優(yōu)異的抵抗路面水滲透能力。高粘瀝青表現(xiàn)出優(yōu)異的集料抗飛散性。

        1 原材料試驗

        瀝青分別選擇高粘瀝青和SBS改性瀝青,通過原材料試驗分析兩種瀝青三大指標(biāo)及粘度,并對瀝青TFOT后殘留物進(jìn)行分析[1]。試驗結(jié)果如表1所示。

        表1 高粘瀝青與SBS改性瀝青原材料試驗

        由表1試驗結(jié)果可知:相比較SBS改性瀝青,高粘瀝青具有更高的粘度。尤其是高粘瀝青60 ℃動力黏度遠(yuǎn)大于SBS改性瀝青和技術(shù)要求。

        結(jié)合以往工程經(jīng)驗[2-4]和目標(biāo)配合比結(jié)果,對高粘瀝青SMA-13生產(chǎn)配合比進(jìn)行驗證分析。通過在設(shè)計油石比下檢測混合料馬歇爾體積指標(biāo)。試驗結(jié)果如表2所示。

        根據(jù)生產(chǎn)配合比的馬歇爾試驗結(jié)果,結(jié)合目標(biāo)配合比的設(shè)計油石比,本次生產(chǎn)配合比確定6.1%為基準(zhǔn)油石比。在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行±0.3%下的馬歇爾穩(wěn)定度試驗。擊實溫度采用175~185 ℃,試驗結(jié)果如表3所示。

        表2 設(shè)計油石比馬歇爾體積指標(biāo)

        表3 馬歇爾穩(wěn)定度試驗結(jié)果

        根據(jù)表3試驗結(jié)果,及各項體積指標(biāo)與油石比的關(guān)系,結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗,本次設(shè)計油石比最終取6.1%。

        2 室內(nèi)試驗分析

        2.1 浸水馬歇爾試驗

        浸水馬歇爾試驗是評價瀝青混合料受水損害的重要手段[5]。通過非條件和條件馬歇爾穩(wěn)定度、流值評價瀝青混合料抵抗水損害剝落能力,用來評價瀝青混合料水穩(wěn)定性[6-8]。通過浸水馬歇爾試驗評價混合料水穩(wěn)定性,驗證配合比設(shè)計結(jié)果。試驗結(jié)果如表4所示。

        表4 浸水馬歇爾試驗結(jié)果

        根據(jù)試驗結(jié)果,在最佳瀝青用量下,高粘瀝青SMA-13和改性瀝青SMA-13各項試驗結(jié)果均滿足技術(shù)要求。試驗結(jié)果表明,高粘瀝青SMA-13抗水損害性能良好,滿足技術(shù)要求。

        2.2 馬歇爾試驗

        通過馬歇爾試驗測試混合料體積指標(biāo)和穩(wěn)定度、流值,驗證改性瀝青SMA-13和高粘瀝青SMA-13配合比[9,10]。試驗結(jié)果如表5所示。

        由表5試驗結(jié)果可知,兩種SMA-13混合料馬歇爾試件各項體積指標(biāo)均滿足技術(shù)要求。且高粘瀝青SMA-13穩(wěn)定度和流值均高于改性瀝青。

        2.3 抽提試驗

        對試驗段現(xiàn)場高粘瀝青SMA-13和改性瀝青SMA-13混合料進(jìn)行取樣,并在室內(nèi)進(jìn)行混合料抽提試驗。試驗結(jié)果見表6所示。

        表5 馬歇爾試件各項試驗結(jié)果

        表6 抽提試驗結(jié)果

        由表6試驗結(jié)果可知,對改性瀝青SMA-13而言,油石比偏低,低于控制范圍下限0.01%個點。級配曲線偏上限,其中9.5 mm通過率超出控制范圍上限0.6%個點,級配偏細(xì)。高粘瀝青SMA-13混合料的油石比及級配均滿足技術(shù)要求。

        3 試驗段分析

        3.1 碾壓溫度

        本次試驗段為249省道宿遷段,在生產(chǎn)過程中,對瀝青混合料出料溫度進(jìn)行抽查,共抽檢了5車運料車的混合料溫度,檢測溫度如表7所示。出料溫度在185~190 ℃之間,瀝青混合料的碾壓溫度基本滿足要求[11,12]。

        在生產(chǎn)過程中,瀝青加熱溫度偏低,由于是高粘瀝青,瀝青較粘稠,瀝青泵抽取瀝青的時間較長,增加了每盤混合料的生產(chǎn)周期,影響了拌和樓的生產(chǎn)效率。由于高粘瀝青不易存儲時間較長,且加熱溫度較高(加熱溫度適宜175~185 ℃),瀝青在存儲的過程中會出現(xiàn)溫度下降、離析現(xiàn)象,影響成品混合料的品質(zhì),建議高粘瀝青堅持“隨到隨用”的原則。

        表7 瀝青混合料出料溫度檢測

        3.2 厚度及壓實度

        在試驗段試鋪碾壓完成后[13],對試鋪段改性瀝青SMA-13和高粘瀝青SMA-13上面層進(jìn)行了取芯、滲水試驗,并檢測旋轉(zhuǎn)壓實、毛體積、理論壓實度和密度,試驗結(jié)果如表8所示。

        表8 路面芯樣厚度及壓實度

        由試驗結(jié)果可知,改性瀝青SMA-13芯樣厚度單點值及厚度平均值均不滿足要求。芯樣馬氏壓實度以及理論壓實度的單點值以及平均值均滿足要求。高粘瀝青SMA-13芯樣厚度單點值及厚度平均值均滿足要求。芯樣馬氏壓實度以及理論壓實度的單點值以及平均值均滿足要求。

        由滲水試驗結(jié)果可知:高粘瀝青各測點滲水系數(shù)都滿足要求。而改性瀝青有一部分芯樣不滿足滲水要求。在滲水性能方面,高粘瀝青表現(xiàn)出優(yōu)異的抵抗路面水滲透能力。高粘瀝青表現(xiàn)出優(yōu)異的集料抗飛散性,如表9所示。

        表9 滲水系數(shù)試驗結(jié)果

        4 結(jié) 論

        (1)高粘瀝青與SBS改性瀝青相比,具有更高的粘度、粘韌性和韌性。且高粘瀝青SMA-13穩(wěn)定度和流值均高于改性瀝青。

        (2)對改性瀝青SMA-13而言,油石比偏低,級配曲線偏上限,級配偏細(xì)。高粘瀝青SMA-13混合料的油石比及級配均滿足技術(shù)要求。

        (3)高粘瀝青不易存儲時間較長,且加熱溫度較高(175~185 ℃),瀝青在存儲的過程中會出現(xiàn)溫度下降、離析現(xiàn)象,影響成品混合料的品質(zhì),高粘瀝青應(yīng)“隨到隨用”。

        (4)在滲水性能方面,高粘瀝青表現(xiàn)出優(yōu)異的抵抗路面水滲透能力。高粘瀝青表現(xiàn)出優(yōu)異的集料抗飛散性。

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