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抗车辙剂沥青混合料及水稳定性能分析

   编辑:文武  邮箱:info@mortar.cn
2018-05-07 09:07:34 保护色:默认白 牵牛紫 苹果绿 沙漠黄 玫瑰红 字体:小字 中字 大字 点击数:0

摘要: 

 

为了增强中面层的抗车辙能力和耐久性,在沥青混合料中掺加了不同比例的抗车辙剂进行路用性能室内试验。室内试验结果表明,掺加抗车辙剂大幅度提高了沥青混合料的动稳定度并减小了其车辙深度,极大地改善了混合料的高温性能,但却带来了水稳定性能一定程度下降的负面影响。而我国南方地区夏季炎热高温并且降水量较大,这就意味着水损坏几率有较大程度的增加. 为减小抗车辙剂带来的负面效应,本研究试图寻找一种合适的处理措施对其水稳定性能进行改善。因此,分别采取水泥替代矿粉作为填料和在沥青中混入钛酸酯偶联剂两种措施进行试验研究,旨在改善掺加抗车辙剂沥青混合料的水稳定性能。

1 试验材料及其主要技术指标

1.1 沥青结合料

试验采用SK一90基质沥青以及国琳SBS-I—C型改性沥青。

1.2 抗车辙剂颗粒

试验中所用的PE颗粒是专门研制的用于改善热拌沥青混合料的特性尤其是其高温性能的添加剂,其主要技术指标:外观为黑色固体颗粒,粒径为2 mm-6 mm,密度为0.95 g/cm3左右,熔点为140℃ ~150℃ ,供应商建议掺加量(占矿料质量百分比)为0.3%-0.5%,并已通过试验确定了其最佳掺量为矿料总质量的0.4% 。

1.3 水泥

试验采用32.5R普通硅酸盐水泥作为填料。

1.4 钛酸酯偶联剂

试验采用山东淄博产螯合100型二羟乙酸钛酸酯偶联剂,为浅棕色液体,密度(30℃)为1.02 g/cm3~1.15 g/cm3,粘度30℃不小于200 MPa?S,分解温度为210℃ 。

1.5 矿粉

矿粉采用石灰岩碎石磨制而成,表观密度2.635 g/cm3,亲水系数0.88,小于0.075 mm颗粒含量为90.3%,干燥洁净,无团粒结块现象。

1.6 矿料性质和级配

试验采用石灰岩碎石,集料表面干燥洁净,各项指标均满足规范要求。矿料合成毛体积相对密度2.774 g/cm3,矿料合成表观相对密度2.800 g/cm3。为减小级配的变异性,本次试验全部采用逐档回配的方法配料。通过马歇尔试验确定各种类型沥青混合料的最佳油石比。

2 试验方法

本次试验拟采用冻融劈裂试验作为研究沥青混合料水稳定性能的基本试验方法。由于真空饱水率反映相应空隙率条件下空隙水的饱和程度,有研究表明,饱水率为1.5%-2.0%时,进行冻融劈裂试验能够较好地模拟沥青路面空隙水的存在状态和受力情况,并且与冻融劈裂强度比之间存在良好的相关性,可以有效控制沥青混合料满足水稳定性的使用要求。因此,采用合理饱水率范围内的冻融劈裂强度比来评价沥青混合料的水稳定性将更加合理可靠。本次试验研究过程中发现,双面击实50次后,沥青混合料的饱水率都在1.5%附近(见表1),因此,本次试验研究决定采用双面击实50次的冻融劈裂试验作为基本试验方法 。

3 试验结果分析

本次试验研究分别对不掺加抗车辙剂、掺加0.4%抗车辙剂、掺加0.4%抗车辙剂后使用水泥替代矿粉作为填料、掺加0.4%抗车辙剂的同时在沥青中均匀混入1%的钛酸酯偶联剂、使用SBS改性沥青5种类型的沥青混合料,双面击实50次后成型马歇尔试件,然后在规定试验条件下进行了冻融劈裂试验,试验结果如表1所示。
整理表1中数据绘制不同类型沥青混合料冻融劈裂强度比TSR、冻融前后的劈裂抗拉强度变化及饱水率和空隙率变化情况,如图1~图3所示。

由图1可见,掺加抗车辙剂后,冻融劈裂强度比TSR从95.6%下降到85.4% ,下降幅度较大,说明掺加抗车辙剂后对沥青混合料的水稳定性具有一定的负面影响。但也应看到,图3中掺加抗车辙剂后,冻融前和冻融后的劈裂抗拉强度都较不掺加的大幅提高,分别提高了36%和52%。结合图2可以看出,掺加抗车辙剂后,沥青混合料的空隙率和真空饱水率都有较大增加,特别是空隙率增大了0.75%。因此,可以推断,掺加抗车辙剂后由于抗车辙剂的胶粘作用会使沥青混合料的界面粘结强度有所提高,但由于PE会吸附沥青中的轻质油分,使沥青混合料变干、变硬,难以压实,空隙率变大,致使更多的水分进入到了混合料中,在冻融循环过程中随着体积的胀缩,必然会对裹覆集料的沥青膜产生更为强大的力的作用,破坏混合料内部的粘结力,最终导致混合料的冻融劈裂强度比大幅下降。这便是掺加抗车辙剂后沥青混合料水稳定性能下降的症结所在。
 

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来源:步步高论文
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