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      冷拌超薄瀝青混合料路用性能研究
      來源:admin    發布日期:2018-04-10    點擊次數:1762次

      超薄磨耗層瀝青混合料起源于法國,其嚴格的集料空間組成和良好的改性瀝青膠結料,使之具有改善路表功能、提高安全性和延長道路使用壽命等優點。其一般厚度為15~25mm,主要用于高等級公路的罩面。其作為熱拌瀝青混合料的一種,在具備良好路用性能的前提下,必然存在高能源消耗的短板,且受到自然季節氣溫的影響,施工窗口期的作業也會一定程度上受到限制。


      采用乳化瀝青制作的冷拌瀝青混合料是在常溫下進行拌和施工的路面材料,具備節能低碳的重要特征,在節約資源和降低造價上優勢巨大,是未來新修瀝青路面及其維修養護的重要選項。將超薄磨耗層的級配和乳化瀝青膠結料進行組合獲取的冷拌超薄瀝青混合料,是對傳統熱拌超薄瀝青混合料的一種低碳嘗試。如果其路用性能能夠滿足相關規范要求,那么將會為路面維修養護提供一種新的選擇。本文采用膠體磨自制乳化瀝青,通過修正的馬歇爾試驗方法進行配合比設計,外摻SBR膠乳進行瀝青改性,通過冷拌超薄瀝青混合料的路用性能測試驗證其可行性。


      原材料


      乳化瀝青


      本試驗所采用的乳化瀝青為實驗室膠體磨自制。試驗選用AB兩種乳化劑。采用稀漿混合料拌和試驗確定乳化劑摻量和皂液pH,對不同乳化劑摻量和皂液pH值做對比試驗,最終選取最佳的比例。


      經檢測,所研究開發的兩種乳化瀝青各項指標均能滿足道路用乳化瀝青技術要求。


      礦料


      配合比組成設計


      本研究選用3種級配作為設計級配。為對3種級配進行對比,統一選取級配中值作為設計級配。 


      由于乳化瀝青是一種含水的黏結材料,因而具有不同于普通熱瀝青的特性。這些特性決定了用乳化瀝青混合料鋪筑的路面具有與熱拌瀝青混合料鋪筑的路面不同的形成機理,因此在試驗方法中也需要考慮其特性,采取相應的成型和養護措施。本文采用高溫加速養生方式,采取修正的馬歇爾設計方法以確定最佳油石比。


      冷拌超薄材料層性能驗證


      高溫性能


      本試驗采用外摻SBR膠乳進行瀝青混合料的改性,然后采用我國規范推薦的輪轍試驗來對其做出評價。


      我國公路工程瀝青路面施工技術規范要求非改性瀝青混合料的高溫動穩定度為SMA時應不小于1 500/mm,其他瀝青混合料應不小于1 000/mm;改性瀝青混合料SMA應不小于3 000/mm,其他應不小于2 800/mm。可知,無論采用哪種乳化劑,SMA-10和兩種級配均能很好滿足規定要求,UTAC-10的高溫穩定性能均顯得不足。此外,采用A乳化劑的瀝青混合料高溫性能要稍微強于B乳化劑,加入膠乳后的瀝青混合料動穩定度比不加膠乳增加一倍以上。


      低溫性能


      評價瀝青混合料低溫抗裂性能的試驗方法有很多,本文采用我國規范推薦的低溫彎曲試驗來評價冷拌瀝青混合料的低溫抗裂性能,評價指標主要是破壞應變。按照馬歇爾試驗確定試件密度成型車轍板試件,并將試驗件切割成30mm×35mm×250mm的標準小梁試件。試驗溫度為-10,加載速率為50mm/min,在從美國進口的UTM-100材料試驗機中進行小梁3點彎曲試驗。


      我國公路工程瀝青路面施工技術規范要求非改性瀝青混合料的低溫彎曲應變應不小于2 000個微應變,改性瀝青混合料的低溫彎曲應變應不小于2 500個微應變。可知破壞應變較小,不滿足低溫性能要求;乳化劑本身對混合料低溫性能影響較大,A乳化劑瀝青混合料的低溫性能比B乳化劑明顯要強許多;使用A乳化劑時SMA-10UTAC-10的低溫性能均能達到規范要求,而采用B乳化劑時明顯不能滿足規范要求。


      抗水損性能


      本試驗采用凍融劈裂試驗來評價其抗水損性能。


      我國公路工程瀝青路面施工技術規范要求非改性瀝青混合料的凍融劈裂強度比應不小于75%,改性瀝青混合料的凍融劈裂強度比應不小于80%。可知不加膠乳情況下,A乳化劑拌和的瀝青混合料明顯強于B乳化劑;加膠乳后,B種乳化劑下UTAC-10的抗水損較A乳化劑要好,兩種級配下,A乳化劑拌和的瀝青混合料依然強于B乳化劑。


      抗滑性能


      為檢驗設計的冷拌瀝青混合料抗滑性能,參照公路路基路面現場試驗規程中擺式儀測定路面摩擦系數試驗方法對車轍板進行檢測。試件尺寸為300mm×300mm×50mm,采用液壓車轍成型機碾壓成型,成型養生2d后在20環境溫度下進行試驗。可知,兩種乳化劑、3種級配的冷拌瀝青混合料的擺值均滿足技術指標,且差異不大,即其抗滑性能均滿足規范要求。


      結語


      本研究進行了室內冷拌超薄瀝青混合料的性能測試分析,選用了兩種乳化劑和3種常用的超薄層級配。綜合高溫性能、低溫性能、水穩定性以及表面抗滑性能測試,得到的結論如下


      (1)乳化劑和級配類型同時影響冷拌料路用性能,只有A乳化劑和SMA-10型級配能夠完全滿足各項性能測試指標要求,因此,在施工之前需要做好乳化劑和級配選型工作;


      (2)限制冷拌超薄罩面層級配選用的不是高溫  性能和表面抗滑性能,而是水穩定性能和低溫性能,其中B型乳化劑生產的乳化瀝青,拌和所得混合料低溫性能表現方面無法滿足要求,且水穩定性方面普遍偏低,接近規定值,影響瀝青混合料低溫性能的因素主要是乳化劑品種;


      (3)結合試驗過程,冷拌超薄罩面瀝青混合料的性能需要在兼顧高溫性能的前提下優先保證水穩定性能和低溫性能,也即解決乳化瀝青和石料的界面裹覆問題,尚待加強研究。


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