岩沥青改性沥青混合料路用性能试验研究

随着我国经济的持续快速增长,交通量迅猛增加,沥青路面承受严峻考验,一些道路出现车辙、开裂等病害。对于重载、重交通道路,常规沥青混合料已经难以适应,必须寻求一些高性能的沥青与沥青混合料。天然岩沥青不仅可显著增强沥青混合料的抗车辙和抗水损坏能力,同时与聚合物改性沥青相比具有明显价格优势。另外,岩沥青施工工艺简单、多样:即可将岩沥青粉末可以投入到普通沥青中,经过搅拌后制备成改性沥青(湿法);也可直接投人到拌缸中,与石料拌和后,直接对沥青混合料进行改性(干法),可根据生产设备、使用量等实际情况进行选择,适合于沥青細的建设与养护。

 

岩沥青改性沥青混合料的路用性能优劣对其推广应用至关重要。本研究对不同剂量的岩沥青改性沥青混合料进行研究,主要测试混合料的高温稳定性能、低温抗裂性能和水稳定性能等路用性能,并与70号沥青混合料、SBS沥青混合料、SBS复合改性沥青混合料的性能进行对比分析,同时进行技术经济性分析,为天然岩沥青在道路工程中的推广应用提供理论支撑。


试验材料与试验设计


试验原材料


选用岩沥青作为改性剂,基质沥青采用70A级沥青,SBS改性沥青采用成品改性沥青。其中SBS改性沥青性能符合我国规范对I-D改性沥青的技术要求。


试验混合料

试验采用AC-13型级配,油石比为52%。混合料材料采用石灰岩集料和石灰岩矿粉配制,配合比按照我国JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中方法进行设计。其中:岩沥青改性沥青混合料,沥青采用70号基质沥青,岩沥青掺量分别为沥青质量的5%8%11%SBS改性沥青混合料采用成品改性沥青;复合改性沥青混合料采用成品改性沥青,岩沥青掺量分别为沥青质量的8%


试验方案

按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的规定,分别成型试验,采用车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验测试岩沥青改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性能和水稳定性能,并与SBS沥青混合料和复合改性沥青混合料进行对比分析。


试验结果与分析


高温稳定性能


随着岩沥青掺量的增加,沥青混合料的动稳定度逐渐增大,当岩沥青掺量为5%时,动稳定度3846/min,满足JTGF40-2004中对改性沥青混合料的性能要求;加到8%时,动稳定度5824/mm,略高于SBS沥青混合料的5724/mm。平均分析,岩沥青掺量增加1%,混合料的动稳定度增大190/mm

对于SBS岩沥青复合改性沥青混合料,当岩沥青掺量为8%时,动稳定度高达14200/mm,是SBS沥青混合料的2~5倍。因此对于极地高温或重载交通的路段,可采用SBS岩沥青复合改性沥青混合料。


低温抗裂性能

岩沥青的加人会降低沥青混合料的低温抗裂性能。平均分析,岩沥青掺量增加1%,混合料的极限弯拉应变减小190us。当岩沥青掺量为11%时,极限弯拉应变为2730us,不满足JTGF40-2004对改性沥青混合料冬寒区和冬严寒区的性能要求。对于冬寒区或冬严寒区对沥青混合料低温性能要求较高的路段,可采用SBS岩沥青复合改性沥青混合料。


水稳定性能

岩沥青的加入会提高沥青混合料的水稳定性能。浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验均表明,当岩沥青掺量为5%时,满足JTGF40-2004规范对改性沥青残留稳定度85%和冻融劈裂强度比80%的要求;当掺量为8%时,岩沥青改性沥青混合料的水稳定性能接近SBS沥青混合料。


岩沥青改性沥青混合料技术经济性分析


目前70号沥青的价格约3300/t,岩沥青价格约为7000tSBS改性沥青的价格约为4300/t,按照掺加8%岩沥青的比例计算:岩沥青改性沥青的价格为3300x0.927000x0083596/t;SBS岩沥青复合改性沥青的价格约为430009270000084516/t。岩沥青改性沥青的加工工艺较为简单,因此加工费用很低,约50~80/吨。根据以上分析,岩沥青改性沥青的成本约3700/t,SBS岩沥青复合改性沥青的成本约为4600/t。

 

由上文分析可知,采用8%岩沥青改性的沥青混合料路用性能接近SBS沥青混合料,但沥青材料成本低600元,每吨混合料可节约30元。SBS岩沥青复合改性沥青的成本比SBS沥青高300元,每吨混合料高15元。


结语


a)岩沥青的加人可提高沥青混合料的高温性能,岩沥青掺量增加1%,混合料的动稳定度增大190/mm。当岩沥青掺量为8%时,动稳定度略高于SBS沥青混合料。对于极地高温或重载交通的路段,可采用SBS岩沥青复合改性沥青混合料。

 

b)岩沥青的加人会降低沥青混合料的低温抗裂性能,岩沥青掺量增加1%,混合料的极限弯拉应变减小190us。当岩沥青掺量不超过10%时,满足规范对改性沥青混合料的性能要求。对于极端低温等对混合料低温性能要求较高的路段,可采用SBS岩沥青复合改性沥青混合料。

 

c)岩沥青的加入会提高沥青混合料的水稳定性能,浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验均表明,当岩渐青掺量为5%时,满足规范对改性沥青水稳定性能的要求;当掺量为8%时,岩沥青改性沥青混合料的水稳定性雛近SBS沥青混合料。

 

d)8%石沥青改性的沥青混合料路用性能接近SBS沥青混合料,但相比SBS沥青混合料,每吨可降低成本30元左右。



(转载至沥青路面公众号)







2017-11-22

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