抗滑表層纖維瀝青混合料水穩(wěn)定性研究

前言大粒徑透水性瀝青混合料（largestoneporousasphaltmixes，以下簡(jiǎn)稱lspm）的設(shè)計(jì)采用了新的理念，從級(jí)配設(shè)計(jì)角度考慮，lspm應(yīng)當(dāng)是一種新型的瀝青混合料．通常由較大粒徑（25mm～62mm）的單粒徑集料形成骨架由一定量的細(xì)集料形成填充而組成的骨架型瀝青混合料。

影響瀝青混合料水穩(wěn)定性的因素有很多,包括瀝青粘度、集料性質(zhì)、級(jí)配種類、添加劑性質(zhì)等等,根據(jù)工程實(shí)際,采用合理的試驗(yàn)進(jìn)行論證分析是施工過(guò)程中的重要內(nèi)容之一。

為探討miberⅰ型礦物復(fù)合纖維瀝青混合料的水穩(wěn)定性能,通過(guò)凍融劈裂試驗(yàn)和浸水馬歇爾試驗(yàn),分析了摻入miberⅰ型礦物復(fù)合纖維的ac-13和sma-13瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響因素,并運(yùn)用灰關(guān)聯(lián)熵分析法,以凍融劈裂強(qiáng)度比和浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度為參考序列,探討了纖維摻量、4.75mm篩孔通過(guò)率、瀝青針入度、瀝青用量、瀝青飽和度和瀝青混合料空隙率等因素對(duì)混合料水穩(wěn)定性的影響顯著程度.研究結(jié)果表明:纖維摻量對(duì)miberⅰ型礦物復(fù)合纖維瀝青混合料的水穩(wěn)定性影響最為顯著,miberⅰ型礦物復(fù)合纖維能夠有效地改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性.

本文就成型后瀝青混合料的水穩(wěn)定性選擇了試驗(yàn)方法，提出試驗(yàn)方案并分析試驗(yàn)結(jié)果，提出了溫度與瀝青混合料吸水能力和飽和時(shí)間的關(guān)系，對(duì)一般的交通工程能提供有價(jià)值型的參考。

在現(xiàn)代道路修建中瀝青路面經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題就是水損害,針對(duì)這個(gè)問(wèn)題我國(guó)采取了很多檢測(cè)方法,比如說(shuō)浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)以及真空飽水馬歇爾試驗(yàn)等等。通過(guò)這些試驗(yàn)可以檢測(cè)出瀝青混凝土的穩(wěn)定性,在檢驗(yàn)瀝青混合料的水穩(wěn)定性時(shí)發(fā)現(xiàn),結(jié)果通常都大于100%。在本文中,我們將浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,提出采用殘留馬歇爾模數(shù)對(duì)瀝青混合料水穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià),并推薦殘留馬歇爾模數(shù)閥值為0.85。

水損害是瀝青路面早期破壞的一種最常見(jiàn)的破壞形式。在雨季或初春凍融期間,水經(jīng)瀝青路面孔隙、裂縫進(jìn)入瀝青路面內(nèi)部后,在車輪輪胎動(dòng)態(tài)荷載產(chǎn)生的動(dòng)水壓力或真空抽吸沖刷的反復(fù)作用下,水分逐漸滲入瀝青與礦料的界面或?yàn)r青內(nèi)部,使瀝青與礦料之間的粘附性降低并逐漸喪失粘結(jié)能力,從而使瀝青膜逐漸從礦料表面剝離,瀝青

通過(guò)對(duì)不同瀝青類型、空隙率和填料的pa排水性瀝青混合料進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)、浸水飛散試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn),并以殘留穩(wěn)定度、飛散損失和tsr作為評(píng)價(jià)瀝青混合料水穩(wěn)定性能的指標(biāo)。采用5組不同配合比作為平行對(duì)比試驗(yàn)方案,分析得出了不同瀝青類型、不同混合料空隙率和不同填料對(duì)pa排水性瀝青混合料水穩(wěn)定性能的影響。

水損害是瀝青路面早期破壞的一種最常見(jiàn)的破壞形式。在雨季或初春凍融期間,水經(jīng)瀝青路面孔隙、裂縫進(jìn)入瀝青路面內(nèi)部后,在車輪輪胎動(dòng)態(tài)荷載產(chǎn)生的動(dòng)水壓力或真空抽吸沖刷的反復(fù)作用下,水分逐漸滲入瀝青與礦料的界面或?yàn)r青內(nèi)部,使瀝青與礦料之間的粘附性降低并逐漸喪失粘結(jié)能力,從而使瀝青膜逐漸從礦料表面剝離,

首先采用馬歇爾設(shè)計(jì)法對(duì)溫拌sbs瀝青混合料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì),然后利用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀(sgc)成型溫拌混合料試件,根據(jù)體積參數(shù)變化規(guī)律確定合理的成型溫度,最后采用凍融劈裂試驗(yàn)與漢堡輪轍試驗(yàn)對(duì)溫拌混合料與熱拌混合料的水穩(wěn)定性能進(jìn)行了對(duì)比評(píng)價(jià)。研究結(jié)果顯示,溫拌混合料可以采用與熱拌混合料相同的配合比,利用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法確定的溫拌sbs瀝青混合料降溫幅度可達(dá)35℃,并且其水穩(wěn)定性能與熱拌混合料相當(dāng)。

采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)方法,對(duì)片麻巖瀝青混合料以及石灰?guī)r與片麻巖組成的酸堿復(fù)合集料瀝青混合料水穩(wěn)定性進(jìn)行對(duì)比研究。結(jié)果表明,復(fù)合集料瀝青混合料的水穩(wěn)定性得到明顯提高。說(shuō)明石灰?guī)r的摻入能有效增強(qiáng)片麻巖瀝青混合料水穩(wěn)定性。

再生細(xì)骨料是指在再生骨料生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的一些粒徑在4.75mm以下的碎屑、磚粉以及水泥砂漿粉料。該文研究了將再生細(xì)骨料以一定比例摻入到瀝青混合料中,替代天然細(xì)骨料制備的ac-25c型再生細(xì)骨料瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。結(jié)果表明再生細(xì)骨料瀝青混合料的水穩(wěn)定性能滿足規(guī)范要求,但油石比有所增加。

為研究sasobit溫拌排水瀝青混合料的水穩(wěn)定性能及其改善措施.對(duì)摻加sasobit和纖維拌制ogfc-13型混合料,以5種溫度成型馬歇爾試件,測(cè)其各指標(biāo);對(duì)普通熱拌(ogfc-1)、未摻加抗剝落劑(ogfc-2)、摻加消石灰(ogfc-3)、摻加含有生石灰的消石灰(ogfc-4)的sasobit溫拌排水瀝青混合料,采用室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行水穩(wěn)定性能測(cè)試與對(duì)比分析.試驗(yàn)結(jié)果表明:最佳擊實(shí)溫度為150℃;水穩(wěn)定性ogfc-3>ogfc-1>ogfc-2>ogfc-4,說(shuō)明消石灰對(duì)水穩(wěn)性產(chǎn)生有利影響,但影響程度有限,應(yīng)避免含雜質(zhì)的消石灰;最佳消石灰用量為1.5%.

選用ak16、sac16、sma16、sup16型瀝青混合料,比較系統(tǒng)地分析了其路用性能,特別是高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性等力學(xué)性能以及表面的抗滑性及透水性。

為了分析陶瓷粗集料對(duì)ac-13瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響,使用陶瓷粗集料替代不同比例的玄武巖粗集料,測(cè)試不同替代比例下ac-13瀝青混合料殘留穩(wěn)定度和殘留強(qiáng)度比,并分析了熟石灰和水泥對(duì)陶瓷瀝青混合料水穩(wěn)定性的改善效果。試驗(yàn)結(jié)果表明：在瀝青混合料中摻加陶瓷粗集料會(huì)對(duì)水穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響,陶瓷粗集料的替代比例不宜超過(guò)40%;使用水泥或熟石灰替代部分礦粉,可以有效改善陶瓷瀝青混合料的水穩(wěn)定性,但是當(dāng)水泥或熟石灰摻量達(dá)到3.0%時(shí),繼續(xù)增加其摻量對(duì)陶瓷瀝青混合料水穩(wěn)定性的改善效果已經(jīng)不太明顯。

為了分析陶瓷粗集料對(duì)ac-13瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響,使用陶瓷粗集料替代不同比例的玄武巖粗集料,測(cè)試不同替代比例下ac-13瀝青混合料殘留穩(wěn)定度和殘留強(qiáng)度比,并分析了熟石灰和水泥對(duì)陶瓷瀝青混合料水穩(wěn)定性的改善效果。試驗(yàn)結(jié)果表明:在瀝青混合料中摻加陶瓷粗集料會(huì)對(duì)水穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響,陶瓷粗集料的替代比例不宜超過(guò)40%；使用水泥或熟石灰替代部分礦粉,可以有效改善陶瓷瀝青混合料的水穩(wěn)定性,但是當(dāng)水泥或熟石灰摻量達(dá)到3.0%時(shí),繼續(xù)增加其摻量對(duì)陶瓷瀝青混合料水穩(wěn)定性的改善效果已經(jīng)不太明顯。

在分析瀝青路面水損害產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上,通過(guò)浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn),對(duì)普通ac-20瀝青混合料、摻加廢舊橡膠顆粒后(內(nèi)摻法ac-20、外摻法ac-20上下限及中值)的瀝青混合料進(jìn)行了水穩(wěn)定性分析。試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著廢舊橡膠顆粒的摻加,破壞了瀝青與礦料間的粘附力,使瀝青混合料的水穩(wěn)定性下降。

為了降低橡膠瀝青混合料過(guò)高的成型壓實(shí)溫度,同時(shí)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(gè)壓實(shí)溫度以及1%、3%和5%等3個(gè)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(píng)價(jià)指標(biāo)均滿足密級(jí)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)。

本文通過(guò)改變溫拌瀝青混合料的拌和溫度及石料的烘干時(shí)間,對(duì)所制備試件進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn),分別測(cè)定溫拌瀝青混合料的水穩(wěn)定性。得出最佳拌和溫度區(qū)間及石料最少烘干時(shí)間。

分別采用動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)和車轍試驗(yàn)研究了玄武巖礦物纖維對(duì)瀝青混合料的粘彈特性及高溫穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明,礦物纖維摻入后瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量和相位角具有相同的變化規(guī)律,且纖維的使用能提高瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量,表明玄武巖礦物纖維能明顯提高瀝青混合料的勁度,而60℃時(shí)瀝青膠漿和瀝青混合料的車轍因子增大。高溫動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果也表明,摻入礦物纖維后瀝青混合料的流動(dòng)值增大,達(dá)到流動(dòng)值時(shí)循環(huán)荷載產(chǎn)生的應(yīng)變和經(jīng)歷10000次荷載作用后的應(yīng)變均能得到大幅度的降低。與未摻礦物纖維相比,摻加0.4%礦物纖維后瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度由5869次/mm提高到7656次/mm,同時(shí)車轍深度減小,表明礦物纖維能明顯提高瀝青混合料抵抗高溫流動(dòng)變形的能力。

針對(duì)近年來(lái)瀝青路面抗滑表層混合料在生產(chǎn)中暴露出來(lái)的耐久性差、抗滑能力不持久等問(wèn)題,認(rèn)為不能簡(jiǎn)單的對(duì)這一級(jí)配形式予以否定,并嘗試通過(guò)對(duì)其擊實(shí)次數(shù)、空隙率指標(biāo)等關(guān)鍵試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以改善其路用性能。在理論分析與試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,提出在抗滑表層混合料配合比設(shè)計(jì)中,將規(guī)范要求的馬歇爾試件雙面50次擊實(shí)改為75次,同時(shí)相應(yīng)降低空隙率要求,對(duì)保持路面抗滑性能與耐久性能之間的平衡、提高混合料的各項(xiàng)路用性能具有重要的意義

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(huì)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(wèn)題之一。依托實(shí)體工程，通過(guò)對(duì)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(wú)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(cè)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。

對(duì)摻入消石灰及tj—066抗脫落劑的花崗巖瀝青混合料的水穩(wěn)定性能進(jìn)行了室內(nèi)對(duì)比試驗(yàn)。研究結(jié)果表明摻加消石灰的花崗巖瀝青混合料的水穩(wěn)定性能明顯提高,且改善程度要優(yōu)于摻加胺類抗剝落劑。研究成果為花崗巖瀝青混合料在郎川公路瀝青路面表面層的應(yīng)用提供科學(xué)合理的試驗(yàn)數(shù)據(jù),用于更好地指導(dǎo)工程選材決策。