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        基于高溫條件下高模量瀝青路面聚合物的吸水性質(zhì)分析

        2023-12-06 12:35:04賈兆蓮張璐軍
        交通科技與管理 2023年22期
        關(guān)鍵詞:吸水率水量含水率

        賈兆蓮,張璐軍

        (1.山西省公路局晉中分局,山西 晉中 030600; 2.山西工程科技職業(yè)大學(xué),山西 晉中 030619)

        0 引言

        高模量瀝青路面,近年來在我國公路工程中得到廣泛應(yīng)用。然而我國部分地區(qū)存在高溫、多雨等惡劣氣候環(huán)境條件,導(dǎo)致高模量瀝青路面受到水的侵蝕損害。因此,研究高模量瀝青路面在高溫條件下的吸水性質(zhì)[1],對于提高其耐久性具有重要意義。

        1 試驗方案設(shè)計

        試驗材料為AC-13、AC-16 級配的瀝青混合料,采用擊實法制作瀝青混合料馬歇爾試件,分析其在高溫條件下的吸水性能。試驗溫度為40 ℃、60 ℃,試驗方法為將成型好的馬歇爾試件浸入恒溫水箱中,定時取出稱重,計算其表干重、空重,然后根據(jù)公式求出吸水量、含水率。吸水量為表干重減去空重,含水率為吸水量除以總的吸水量[2]。

        2 高溫環(huán)境下高模量瀝青混合料吸水特性試驗

        為研究高溫環(huán)境下的高模量瀝青混合料吸水特性,采用馬歇爾試件浸水法,對不同摻量的RA、PR.M 和BRA 瀝青混合料進行吸水特性試驗。試驗結(jié)果表明,高溫下瀝青混合料的吸水率隨著溫度的升高而增大,且不同摻量的瀝青混合料的吸水率存在差異。其中,0.4%摻量RA 瀝青混合料的吸水率最低,0.45%摻量PR.M 瀝青混合料的吸水率最高,3.5%摻量BRA 瀝青混合料的吸水率介于二者之間,以AC-16 級配基質(zhì)瀝青混合料為例,其60 ℃時的吸水特性試驗結(jié)果,見表1;基質(zhì)瀝青、BRA 瀝青混合料的含水率、吸水量試驗結(jié)果分別見表2、表3。

        表1 AC-16 級配基質(zhì)瀝青混合料吸水特性試驗結(jié)果(60 ℃)

        表2 瀝青混合料含水率與浸水時間關(guān)系

        表3 瀝青混合料吸水量與浸水時間關(guān)系

        從表1~3 可以看出,72.5 h、60 ℃時BRA 瀝青混合料達到100%含水率狀態(tài),而PR.M、RA 瀝青混合料未達到。82.5 h 后吸水量基本穩(wěn)定,試驗誤差可忽略,PR.M、RA 瀝青混合料與BRA 瀝青混合料的吸水特性相似,故不作詳述。

        3 水因素試驗指標的確定

        3.1 含水率與溫度的關(guān)系

        根據(jù)表2 給出的瀝青混合料含水率與浸水時間關(guān)系得到60 ℃、40 ℃下BRA 基質(zhì)瀝青混合料的含水率變化,如圖1~2 所示,并比較兩種溫度下的變化情況[3]。如圖3所示,通過圖表分析不同溫度下瀝青混合料的吸水特性,為水因素試驗指標的確定提供依據(jù)。

        圖1 60 ℃含水率與時間的關(guān)系

        圖2 40 ℃含水率與時間關(guān)系

        圖3 含水率與時間的關(guān)系

        根據(jù)上述圖表可得出以下結(jié)論:

        (1)60 ℃下,AC-13 級配BRA 瀝青混合料的含水率變化最大,其在72.5 h 時就達到100%含水率狀態(tài),而其他瀝青混合料的含水率變化較小,需更長的浸水時間才能達到100%含水率狀態(tài)。

        (2)40 ℃下,各瀝青混合料的含水率變化很小,曲線很接近,說明溫度對瀝青混合料的吸水特性影響較小。

        (3)比較兩種溫度下的曲線可以看出60 ℃下的含水率變化比40 ℃下的含水率變化大,表明溫度越高,瀝青混合料的吸水特性越差。

        (4)從表2 中可以看出,40 ℃、60 ℃下,AC-16級配和AC-13 級配在達到50%、80%、100%含水率狀態(tài)所需的浸水時間有明顯差異,說明溫度對瀝青混合料含水率的影響顯著。

        3.2 含水率與級配的關(guān)系

        根據(jù)表2 繪制圖表,分析不同級配下瀝青混合料的吸水特性[4],如圖4~7 所示,為不同溫度條件下瀝青混合料的級配與含水率的關(guān)系。

        圖4 40 ℃基質(zhì)含水率與級配的關(guān)系

        圖5 60 ℃基質(zhì)含水率與級配的關(guān)系

        圖6 40 ℃BRA 含水率與級配的關(guān)系

        圖7 60 ℃BRA 含水率與級配的關(guān)系

        圖4~7 顯示了40 ℃、60 ℃時,BRA 與基質(zhì)瀝青混合料含水率、級配之間的關(guān)系,據(jù)圖可知溫度對瀝青混合料含水率的影響遠大于級配。

        3.3 含水率與外摻劑的關(guān)系

        根據(jù)表2 數(shù)據(jù),統(tǒng)計分析不同外摻劑摻量下BRA、基質(zhì)瀝青混合料的含水率變化情況。根據(jù)變化可以看出,溫度、級配相同時,外摻劑摻量對瀝青混合料的含水率影響不明顯,變化曲線幾乎重合,說明添加外摻劑不影響瀝青混合料的吸水特性[5]。

        4 結(jié)論

        綜上所述,該文針對基質(zhì)瀝青、AC-13、AC-16 三種高模量瀝青混合料進行了不同溫度、不同級配條件下的吸水特性試驗分析,得出以下結(jié)論:

        (1)含水率主要受溫度影響。溫度越高,瀝青混合料含水率增加的速度越快,達到飽和狀態(tài)的時間越短。級配對瀝青混合料含水率的影響可忽略不計。

        (2)40 ℃、60 ℃下,基質(zhì)瀝青混合料及BRA 混合料的含水率與級配之間的關(guān)系曲線相似,幾乎無差異,說明級配對于瀝青混合料含水率的影響很小。

        (3)含水率與浸水時間的關(guān)系基本不受加外摻劑的影響。

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