Sasobit對瀝青混合料物理力學(xué)指標(biāo)的影響分析

sasobit作為一種溫拌瀝青改性劑,能夠有效降低瀝青高溫粘度,降低混合料拌和及成型溫度,改善混合料的使用性能。該文通過粘溫曲線以及變溫?fù)魧?shí)馬歇爾試驗(yàn)確定最佳成型溫度,并通過濕拌和干拌兩種方式對瀝青混合料的基本性能進(jìn)行檢測。結(jié)果表明,兩種拌和方式均能有效降低基質(zhì)瀝青混合料的拌和及成型溫度,實(shí)現(xiàn)了瀝青混合料的溫拌,達(dá)到了節(jié)能、環(huán)保的目的;同時,混合料的高溫穩(wěn)定性均得到大幅提高,低溫抗裂性及水穩(wěn)定性基本保持不變。

通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn),探討溫拌瀝青混合料添加劑sasobit對道路石油瀝青主要技術(shù)指標(biāo)的影響。試驗(yàn)與分析顯示,sasobit可以增加瀝青的稠度,當(dāng)摻量等于大于基質(zhì)瀝青質(zhì)量的2%時,瀝青的標(biāo)號將從70#降低一個等級成為50#。瀝青針入度指數(shù)隨添加劑摻量的增加先增大到某個最大值然后減小,常用的3%摻量可以顯著改善瀝青對溫度的敏感性。瀝青當(dāng)量軟化點(diǎn)隨添加劑摻量的增加先增大然后大體維持在常量,常用的3%摻量可以使瀝青當(dāng)量軟化點(diǎn)較基質(zhì)瀝青提高約10℃。但是,瀝青延度隨添加劑摻量的增加持續(xù)降低,2%的sasobit可以使瀝青10℃延度從28.5cm降低到12.0cm,以致不能滿足規(guī)范要求。

為了研究溫拌劑sasobit對瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響,對溫拌劑摻量為瀝青質(zhì)量的2.5%的ac-13c溫拌瀝青混合料,按照室內(nèi)拌和及成型溫度制作馬歇爾試件,測定各項(xiàng)指標(biāo),采用馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)來比較sasobit溫拌瀝青混合料與普通瀝青混合料的水穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果表明,sasobit溫拌瀝青混合料的拌和及成型溫度比普通瀝青混合料降低20℃左右;sasobit溫拌瀝青混合料的水穩(wěn)定性比普通瀝青混合料的水穩(wěn)定性略差,但符合規(guī)范要求。

采用錳渣礦粉替換普通瀝青混合料的石灰?guī)r礦粉,通過篩分試驗(yàn)確定錳渣礦粉瀝青混合料的級配并制作成錳渣礦粉瀝青混合料.通過馬歇爾試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn),對錳渣礦粉瀝青混合料和石灰?guī)r礦粉瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)研究,并對兩種瀝青混合料的穩(wěn)定度、劈裂強(qiáng)度、殘留穩(wěn)定度和劈裂強(qiáng)度比等技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了對比分析.結(jié)果表明:采用錳渣礦粉代替石灰?guī)r礦粉后,瀝青混合料的穩(wěn)定度提高了13.3%,劈裂抗拉強(qiáng)度提高了17.1%,殘留穩(wěn)定度增加6.2%,殘留劈裂強(qiáng)度比相比增加了4.8%.

介紹了sasobit溫拌改性瀝青混合料的試驗(yàn)原材料及礦料級配,利用輪轍試驗(yàn)、低溫小梁彎曲試驗(yàn)、凍融劈裂和浸水馬歇爾探討了不同摻量sasobit溫拌改性瀝青混合料的高低溫及水穩(wěn)性能,并與基質(zhì)瀝青和sbs改性瀝青作對比.

為了對sasobit在溫拌瀝青混合料中的應(yīng)用進(jìn)行評價,該文對摻加了sasobit的改性瀝青的老化程度和粘度進(jìn)行試驗(yàn),對未摻加sasobit的路用等級為pg64-22的瀝青所形成的混合料與摻加了2.5%的sasobit形成等級相當(dāng)于pg64-22的改性瀝青所形成的混合料進(jìn)行了振動壓實(shí)試驗(yàn)、回彈模量試驗(yàn)、apa車轍試驗(yàn)、間接拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)和水敏感性試驗(yàn),分析sasobit在溫拌瀝青混合料中的應(yīng)用性能。結(jié)果表明:摻加了sasobit后,瀝青粘結(jié)料的高溫穩(wěn)定性、耐久性和水穩(wěn)性得到提高;回彈模量與沒有摻加sasobit的對照物相比基本不變,說明sasobit的添加并不影響混合料的硬度;抗彎拉強(qiáng)度和最大彎拉應(yīng)變變化不大,說明sasobit對瀝青混合料的低溫抗裂性改善不大;但sasobit的添加使瀝青混合料的疲勞壽命減少,則表明sasobit會降低混合料的壽命。

泡沫瀝青混合料是一種全新的道路材料,其有關(guān)特性尚不完全清楚。本文以泡沫瀝青穩(wěn)定2種骨料(新砂石料和回收料)為基礎(chǔ),從材料的選取與級配的組成、瀝青的最佳發(fā)泡條件、混合料拌和方法及養(yǎng)護(hù)方案等幾個方面提出一種泡沫瀝青混合料的研究方法,并對該材料的物理性質(zhì)和強(qiáng)度特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明泡沫瀝青混合料密度較小,空隙率較大,其強(qiáng)度能夠滿足路面設(shè)計(jì)規(guī)范關(guān)于基層設(shè)計(jì)參數(shù)的要求。水泥作為填料對泡沫瀝青混合料強(qiáng)度影響不大,其主要作用是能顯著改善水穩(wěn)性

結(jié)合工程實(shí)際研究了級配對泡沫瀝青混合料的密度、空隙率、干濕劈裂強(qiáng)度、穩(wěn)定度及抗剪強(qiáng)度等物理力學(xué)性能的影響.研究表明,細(xì)集料偏少的混合料經(jīng)合理設(shè)計(jì),只要馬歇爾穩(wěn)定度符合要求,其水穩(wěn)性及抗剪強(qiáng)度是可以符合要求的,這樣的級配在工程中是可取的.

凍融損壞是冰凍地區(qū)瀝青混合料的主要破壞形式。通過凍融循環(huán)作用下的瀝青混合料單軸壓縮和劈裂強(qiáng)度試驗(yàn),分析了凍融循環(huán)次數(shù)、油石比等因素對瀝青混合料力學(xué)特性的影響。試驗(yàn)得出,凍融循環(huán)次數(shù)和油石比對混合料的抗壓和劈裂抗拉特性均有影響,油石比越小,影響越明顯;在最佳油石比5.5%時,混合料的抗凍性能最好;凍融循環(huán)次數(shù)對瀝青混合料力學(xué)特性的影響逐漸減弱,在10~12次凍融循環(huán)后,瀝青混合料凍融后的強(qiáng)度和模量損失率均逐漸趨于穩(wěn)定。

泡沫瀝青混合料是一種全新的道路材料,其有關(guān)特性尚不完全清楚。通過大量試驗(yàn),分析了泡沫瀝青再生混合料物理力學(xué)性能的影響因素。研究得出,銑刨料中瀝青含量的多少直接影響著泡沫瀝青再生混合料的高溫穩(wěn)定性;銑刨料的含量影響著混合料的密度和空隙率;用于再生混合料的瀝青黏度與混合料高溫穩(wěn)定性成正比關(guān)系,瀝青延度與劈裂強(qiáng)度成正比關(guān)系。

為了研究除冰填料對瀝青混合料路用性能的影響,采用等體積替代法進(jìn)行瀝青混合料配合比設(shè)計(jì),并對不同摻量除冰填料對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、低溫性能以及水穩(wěn)定性能進(jìn)行了對比分析.試驗(yàn)結(jié)果表明:除冰填料對瀝青混合料高溫性能與水穩(wěn)定性具有顯著影響,對低溫性能也有一定影響;建議將水穩(wěn)定性與低溫性能作為除冰瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)關(guān)鍵控制指標(biāo),且除冰填料替換摻量不應(yīng)超過50%.

我國多年凍土地區(qū)主要分布于青藏高原和大小興安嶺地區(qū),青藏公路自通車以來,由于當(dāng)?shù)睾０胃摺⑻栒丈鋸?qiáng)烈、晝夜溫差大等原因,瀝青路面經(jīng)常發(fā)生低溫收縮開裂病害.為研究溫度對瀝青混合料彎拉特性、抗壓特性及劈裂特性的影響,分別對3種不同的瀝青混合料進(jìn)行彎拉試驗(yàn)、單軸抗壓試驗(yàn)和間接拉伸試驗(yàn),研究表明:-10℃是3種瀝青混合料抗彎拉強(qiáng)度與溫度關(guān)系曲線的變坡點(diǎn),最大彎拉應(yīng)變均隨溫度的升高而增大且變化率較大,彎曲勁度模量均隨溫度的升高而減小.多年凍土地區(qū)瀝青路面設(shè)計(jì)時需嚴(yán)格控制-10℃下瀝青混合料的最大彎拉應(yīng)變,有叢要對強(qiáng)度與模量參數(shù)取值進(jìn)行修正.

為了研究級配對瀝青混合料路用性能的影響,根據(jù)superpave法選取粗細(xì)程度不同的兩種瀝青混合料,用貝雷法分析級配,并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)、浸水馬歇爾、車轍、低溫劈裂室內(nèi)試驗(yàn),結(jié)果表明:貝雷參數(shù)滿足要求的級配對瀝青混合料的高溫性能影響顯著,對體積指標(biāo)、低溫抗裂性以及水穩(wěn)定性有一定影響,尤其是粒徑0.3～2.36mm的顆粒含量對瀝青混合料性能影響較大;粗級配瀝青混合料的路用性能較優(yōu)。

設(shè)計(jì)不同級配類型和空隙率的瀝青混合料,通過劈裂強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗壓回彈模量、單軸靜載蠕變等試驗(yàn),研究2種水作用（凍融循環(huán)和高溫浸水）對瀝青混合料常規(guī)力學(xué)性能和高溫性能的影響。研究結(jié)果表明：水的作用嚴(yán)重削弱了瀝青混合料的性能,高溫浸水的影響明顯小于凍融循環(huán)的影響;瀝青混合料性能與其級配和空隙率有關(guān),粗集料形成骨架,細(xì)集料起填充作用,形成具有適宜空隙率的瀝青混合料,水穩(wěn)定性良好;可以采用burgers模型來描述瀝青混合料在水損害前后的蠕變行為,其模型參數(shù)會因水作用而變化,高溫浸水和凍融循環(huán)會嚴(yán)重削弱瀝青混合料高溫抗變形能力。根據(jù)不同受力狀態(tài)（如受拉和受壓）下的瀝青混合料力學(xué)指標(biāo)在水作用前后的變化,對其水穩(wěn)定性的評價結(jié)果可能不同,應(yīng)綜合考慮水穩(wěn)定性和其他路用性能（如高溫穩(wěn)定性）的要求。

為了評價溫拌劑對橡膠瀝青的降溫效果及其對橡膠瀝青混合料路用性能的影響,對摻加sasobit后的橡膠瀝青膠結(jié)料進(jìn)行性能測試,結(jié)合橡膠瀝青混合料正常溫度拌和成型的試件,與分別添加sasobit后降低拌和成型溫度制作的橡膠瀝青混合料試件進(jìn)行測試分析,結(jié)果表明,sasobit使橡膠瀝青膠結(jié)料的高溫穩(wěn)定性得到提高,sasobit可以使橡膠瀝青混合料在較低的拌和成型溫度制作試件,孔隙率不變,低溫抗裂性、高溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性得到提高.因此,通過添加sasobit降低橡膠瀝青混合料的拌和及成型溫度是可行的.

為了研究瀝青用量對大粒徑瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度特性的影響,采用單軸貫入試驗(yàn)對大粒徑瀝青混合料進(jìn)行了一系列的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn),通過改變?yōu)r青用量的方式,研究大粒徑瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度特性,得到了瀝青用量與抗剪強(qiáng)度參數(shù)中的粘聚力和摩擦角的變化關(guān)系,論證了在采用最佳瀝青用量的情況下,大粒徑瀝青混合料能夠取得較好的抗剪強(qiáng)度。

為了探究硅藻土對瀝青及瀝青混合料影響,采用動態(tài)剪切試驗(yàn)、彎曲梁流變實(shí)驗(yàn)、車轍試驗(yàn)凍融劈裂試驗(yàn)和小梁彎曲試驗(yàn)方法,對摻加硅藻土后的瀝青及瀝青結(jié)合料的性能進(jìn)行了探究。結(jié)果表明:摻加硅藻土后的瀝青結(jié)合料高溫性能增強(qiáng),低溫性能減弱;通過m值變化確定硅藻土最佳摻量為6%,摻加硅藻土瀝青混合料相較原樣瀝青混合料動穩(wěn)定度和凍融抗拉強(qiáng)度比分別提升了40%和6.5%,限抗拉強(qiáng)度和最大彎拉應(yīng)變相較原樣瀝青混合料分別下降了12.7%和12.6%,說明硅藻土對瀝青混合料高溫性能與水穩(wěn)定性有較大提升,過量硅藻土對瀝青混合料低溫性能產(chǎn)生不利影響,應(yīng)嚴(yán)格控制硅藻土瀝青改性工藝。

為了研究水泥用量對泡沫瀝青混合料強(qiáng)度與疲勞特性的影響,對不同水泥用量(0%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%)的泡沫瀝青混合料進(jìn)行干、濕劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)。通過控制應(yīng)力加載方式,變化應(yīng)力比進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:增加水泥用量對干、濕劈裂強(qiáng)度有明顯的提高作用。添加多于2%的水泥會降低材料抗疲勞性能,建議水泥用量不超過2%。考慮到泡沫瀝青混合料強(qiáng)度要求,需要加入水泥用量至少為1.5%。

溫拌再生瀝青混合料是一種節(jié)能、環(huán)保、體現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的新型路用材料，但眾多工程實(shí)例表明，溫拌劑的摻入通常會導(dǎo)致瀝青混合料水穩(wěn)定性降低。因此，改善溫拌再生瀝青混合料的水穩(wěn)定性是當(dāng)前路用材料研究的關(guān)鍵問題之一。依托實(shí)體工程，通過對采用不同礦料類型、不同rap回收料摻量，添加抗剝落劑、界面分散劑以及采用常用無機(jī)結(jié)合料進(jìn)行處治等溫拌瀝青混合料方案進(jìn)行比較，實(shí)測溫拌再生瀝青混合料凍融前后的劈裂強(qiáng)度，并提出適用于依托工程的最佳水穩(wěn)定性方案。

本文將溫拌材料sasobit加入sbs改性瀝青混合料,以降低其壓實(shí)施工溫度。通過室內(nèi)試驗(yàn)評價sasobit復(fù)合sbs改性瀝青混合料的路用性能。結(jié)果表明:sasobit可降低sbs改性瀝青施工壓實(shí)溫度,同時提高其抗車轍性能。

為了降低橡膠瀝青混合料過高的成型壓實(shí)溫度,同時使其具備良好的水穩(wěn)定性,提出了摻入sasobit有機(jī)溫拌劑降低其壓實(shí)溫度及提高水穩(wěn)定性的方法。該方法分別進(jìn)行了130℃、140℃和150℃等3個壓實(shí)溫度以及1%、3%和5%等3個溫拌劑劑量下的浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示,摻入sasobit溫拌劑后的橡膠瀝青混合料可降低壓實(shí)成型溫度20～30℃,且各種試驗(yàn)條件下的馬歇爾體積參數(shù)和水穩(wěn)定性評價指標(biāo)均滿足密級配瀝青混合料技術(shù)要求,壓實(shí)溫度140℃、3%溫拌劑劑量組合條件下的綜合抗水損害性能最優(yōu)。

結(jié)合馬歇爾試驗(yàn)對最佳瀝青用量進(jìn)行確定,采用低溫劈裂實(shí)驗(yàn)并以抗拉強(qiáng)度、拉伸應(yīng)變、破壞勁度模量,對外摻法連續(xù)密級配橡膠顆粒瀝青混合料的低溫力學(xué)性能進(jìn)行評價。實(shí)驗(yàn)表明:在低溫環(huán)境中,隨著溫度的逐漸降低,抗拉強(qiáng)度、拉伸應(yīng)變和破壞勁度模量3種指標(biāo)的變化率較大,力學(xué)性能變化顯著。