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新型溫拌瀝青添加劑研發及其瀝青混合料疲勞實驗研究
2023年07月17日    閱讀量:12143    新聞來源:瀝青網 sinoasphalt.com  |  投稿

摘 要:

通過馬歇爾穩定度實驗、疲勞強 度 實 驗、殘留穩定度實驗等對自行研發的新型溫拌瀝青混合料各項路用指標以及疲勞強度進行了系統評價,對比分析了3種自行研發的新型溫拌瀝青混合料與普通熱拌瀝青混合料的路用性能差異。結果表明新型溫拌瀝青混合料穩定度、高低溫性能、疲勞強度良好,具有優質的物理力學性能。C型溫拌瀝青混合料能在降低瀝青混合料拌和溫度的同時,還能提高瀝青混合料的疲勞性能,并且不降低瀝青混合料的抗水損壞的性能瀝青網sinoasphalt.com。


關鍵詞: 道路工程,路用性能,馬歇爾穩定度,溫拌瀝青混合料,疲勞強度


石油瀝青是我國道路的主要路面材料[1]。熱拌瀝青混合料的拌和、攤鋪、壓實環節耗能巨大,排放有害物質,同 時 加 熱 環 節 還 加 重 了 瀝 青 的 老 化[2]。因此,降低瀝青黏度從而降低瀝青混合料的拌和溫度成為人 們 重 點 關 注 的 問 題[3]。2000年在國際瀝青會議上,美國殼牌公司和挪威公司提出了瀝青的溫拌技術(WMA)[4],它是一種瀝青行業應對全球氣候變暖、能源消耗的新興技術[5]。


近年來我國多地遭遇嚴重霧霾天氣,面臨著巨大的節能減排壓力[6]。推廣使用如溫拌瀝青技術等節能減排技術成為交通運輸部的要求。我國已經有很多路面采用溫拌瀝青混合料,應用效果良好[7],經濟 效 益 和 社 會 效 益 突 出[8]。Ayman 等[9]、馬 育等[10]、郭乃勝等[11]、宋寬彬等[12]對溫拌瀝青開展了研究。Kim 等[13]、Si等[14]、Husam 等[15]以 及 金 光來等[16]對 瀝 青 混 合 料 疲 勞 問 題 進 行 了 研 究 工 作。文獻調研發現對于新型溫拌添加劑研發和溫拌瀝青混合料的疲勞性能等方面的研究,還有大量工作有待進一步完成。本研究采用摻加自行研發的 A、B、C三種型號的新型溫拌劑的瀝青混合料制備試件,通過實驗測得溫拌混合料的各項馬歇爾實驗參數、疲勞強度,進而和基質瀝青的熱拌瀝青混合料對比,對其路用性能進行評價。


1 實驗部分


1.1 溫拌瀝青材料


(1)基質瀝青。選擇了國內道路工程界應用廣泛且各項指標均符合70#道路石油瀝青 A 級技術要求的石油瀝青。


(2)溫拌改 性 劑。自行研發了有機降黏型 A、B、C三種型號的新型溫拌劑。三種溫拌劑主要成分都是飽和直鏈烷烴,次要成分是不同比例的醇、酚、醚類物 質。經 過 工 藝 改 進,基本不存在雜質成分。A 型溫拌劑為淺黃色塊狀,B 型溫拌 劑 為 深 黃 色 塊狀,C型溫拌劑為淺棕色塊狀。


(3)溫拌改性瀝青的制備。通過前期實驗,確定質量分數為3%的摻量為最佳摻量。把基質瀝青加熱到140℃,然后將溫拌改性劑加入基質瀝青中,攪拌30~60min,速度為100r/min。


(4)礦料。實驗研究采用的粗集料、細集料、礦粉均為 石 灰 巖,產地為四川省眉山市彭山區 岷 江河谷。


1.2 混合料配合比及實驗設計


1.2.1 礦料級配確定


AC-13型瀝青混合料級配組成見表1。

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1.2.2 最佳油石比的確定

通過實驗確定熱拌基質瀝青和溫拌瀝青的 AC-13瀝青混合料最佳油石質量比是4.7%。


1.2.3 實驗溫度


實驗拌和溫度為130℃、擊實溫度為120℃。


2  結果與討論


2.1 馬歇爾穩定度實驗


試件采用電動馬歇爾成型儀器制作。相同油石比熱拌基質瀝青混合料和3種溫拌瀝青混合料的馬歇爾穩定度實驗結果見表2。

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由表2可知,溫拌 AC-13瀝青混合料的馬歇爾穩定度、浸水殘留穩定度與基質瀝青熱拌 AC-13瀝青混合料相差不大,且各項馬歇爾實驗參數滿足規范技術要求,這說明自行研發的溫拌瀝青混合料具有優良的路用性能。


2.2 疲勞實驗


本研究采用四點小梁彎曲疲勞實驗。具體的實驗設備、實驗參數及實驗過程如下:


(1)實 驗 機 為 澳 大 利 亞 進 口,包 括 環 境 箱、UTM-14P、電腦及動態伺服機。


(2)實驗溫度為(15±0.1)℃。


(3)加載波形和頻率。10Hz連續式半正弦荷載。


(4)加載方式:采用應力控制。


(5)試件成型方法。輪碾壓實混合料成型制備車轍試件,再用切割機切割成小梁試件。


(6)試件尺 寸。長×寬×高=(300±2)mm×(50±2)mm×(50±2)mm。


(7)實驗判斷標準。試件完全斷裂時的次數為該試件的疲勞壽命。


(8)試件準備。


試件成型后第二天脫模,按照標準尺寸切割成小梁,并對小梁試件逐一進行尺寸及體積參數檢驗,選用尺寸符合要求,體積參數比較接近的小梁試件。實驗前,將試件在(15±0.1)℃的環境中保溫4h以上,待試件內部的溫度達到實驗規定的溫度可開始實驗。


(9)實驗過程。


破壞實驗-疲勞實驗:首先對同種材料進行破壞實驗,得出破壞應力,根據破壞應力和應力比計算出疲勞加載應力,由試件個體尺寸反算得出實驗加載荷載。試件斷裂時的次數為該試件的疲勞壽命。同一種材料在相同應力下,做3—5根平行實驗,平均值為該混合料的最終疲勞壽命。


根據實驗設備條件及各種混合料的極限破壞應力大小,確定疲勞加載應力比(加載應力/極限破環應力)為0.3。實驗結果見表3。

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由表3可知,在相同應力比0.3情況下,根據疲勞壽命均值來看,前3種混合料的疲勞壽命差別不大,即 A型和B型溫拌改性劑沒有降低混合料的疲勞性能,而C型溫拌改性劑提高了混合料的疲勞性能。


 3  結論


(1)對自行研制的溫拌改性劑進行了瀝青混合料性能實驗,包括馬歇爾穩定度、殘留穩定度實驗、疲勞實驗等,結果表明各項指標完全能夠滿足規范要求,溫拌混合料具有優良的路用性能。


(2)3種國產溫拌劑的混合料抗疲勞性能良好。在溫拌改性劑最佳摻量下,A 型和 B型溫拌瀝青添加劑在降低瀝青混合料拌和溫度的同時,不降低混合料的抗水損壞性能和疲勞性能。C型溫拌瀝青混合料在降低瀝青混合料拌和溫度、不降低混合料的抗水損壞性能的同時,能提高瀝青混合料的疲勞性能。


標簽:今日頭條,技術中心,改性瀝青
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