Superpave-13瀝青混合料高溫穩(wěn)定性分析

為深入研究高速公路瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性,減少路面病害的產(chǎn)生,延長(zhǎng)路面的使用壽命,通過ac-16瀝青混合料的車轍性能試驗(yàn),分析了車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度和變形量的變化規(guī)律。

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。

針對(duì)多孔瀝青混合料的大空隙結(jié)構(gòu)及其高溫多雨的應(yīng)用環(huán)境,指出常規(guī)的高溫穩(wěn)定性或水穩(wěn)定性等指標(biāo)評(píng)價(jià)的單一性,進(jìn)而提出評(píng)價(jià)其在水-高溫綜合作用下的路用性能。借助漢堡浸水車轍儀,對(duì)相同原材料、不同級(jí)配的多孔瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)研究,并與ac-13改性瀝青混合料和sma-13的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比。結(jié)果表明,漢堡浸水車轍試驗(yàn)既考慮了水-高溫綜合作用對(duì)混合料影響,又考慮了長(zhǎng)期荷載作用下的性能衰變,能夠更實(shí)際的評(píng)價(jià)多孔瀝青混合料的性能;材料級(jí)配設(shè)計(jì)合理的多孔瀝青混合料水-高溫綜合性能良好,浸水漢堡最終變形僅為3.89mm,能夠滿足高溫多雨環(huán)境下對(duì)路用性能要求;并且在原材料、空隙率相同的條件下,粗型骨架結(jié)構(gòu)的多孔瀝青混合料水-高溫穩(wěn)定性能更佳。

隨著渠化交通的發(fā)展,高溫穩(wěn)定性受到越來越多的關(guān)注,而抵抗失穩(wěn)性車轍更是首要任務(wù).動(dòng)穩(wěn)定度檢驗(yàn)已成為混合料設(shè)計(jì)的必須檢驗(yàn)指標(biāo),本文將瀝青結(jié)合料的技術(shù)指標(biāo)與動(dòng)穩(wěn)定度聯(lián)系,運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)理論,分析各影響因素對(duì)動(dòng)穩(wěn)定度的關(guān)聯(lián)性,從而解決瀝青路面早期出現(xiàn)的車轍問題.

在現(xiàn)有車轍試驗(yàn)的基礎(chǔ)上研究新的方法對(duì)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià),對(duì)現(xiàn)行高溫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法的缺陷進(jìn)行分析,確定采用動(dòng)穩(wěn)定度ds進(jìn)行判定的誤差來源。提出采用全程動(dòng)穩(wěn)定度dswp進(jìn)行瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的判定,對(duì)ac-13、ac-20、sma-13、sma-20、atb-25等5種級(jí)配在不同成型荷載(500,700,900n)及不同控溫條件下(1,3,5h)進(jìn)行車轍試驗(yàn)并計(jì)算現(xiàn)行動(dòng)穩(wěn)定度ds和全程動(dòng)穩(wěn)定度dswp,以此檢驗(yàn)2種方法的評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性。結(jié)果表明:全程動(dòng)穩(wěn)定度dswp考慮了試件的總體變形,測(cè)試結(jié)果與混合料的實(shí)際抗車轍能力的一致性強(qiáng)于現(xiàn)行動(dòng)穩(wěn)定ds,采用全程動(dòng)穩(wěn)定度dswp可以更加有效的進(jìn)行瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的判定。

確定最佳瀝青用量之后,按已經(jīng)確定的配合比,制作試件進(jìn)行有關(guān)抗車轍高溫穩(wěn)定性、抗裂低溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性等各種檢測(cè)。

基于大量車轍試驗(yàn)結(jié)果,分析了瀝青用量、碾壓次數(shù)、抗車轍劑摻量及級(jí)配對(duì)ac-16瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響,并將ac-16抗車轍劑瀝青混合料與普通瀝青混合料(未摻抗車轍劑)的高溫穩(wěn)定性進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明:車轍試驗(yàn)最佳瀝青用量比馬歇爾試驗(yàn)少0.2%～0.3%;壓實(shí)功過大或過小均可使瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性降低,施工中應(yīng)嚴(yán)格控制碾壓遍數(shù);ac-16瀝青混合料的最佳抗車轍劑摻量為0.4%～0.5%;適當(dāng)增加ac-16瀝青混合料中粗集料含量,形成骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)能夠有效改善其高溫穩(wěn)定性;ac-16抗車轍劑瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度比普通瀝青混合料有很大提高,平均提高幅度為32.9%。

本文研究了集料巖性及礦料級(jí)配對(duì)橡膠瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響，以采用玄武巖集料（qx）、粗集料玄武巖與細(xì)集料石灰?guī)r（xs）、石灰?guī)r（qs）三種不同集料為研究對(duì)象，選用sma-13及ac-13兩種礦料級(jí)配，結(jié)果表明：xs集料類型橡膠瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度最大，其次是qx集料；qs集料約為xs混合料的30％左右；浸水之后的車轍板的動(dòng)穩(wěn)定度急劇下降，qx降幅達(dá)到53％，xs及qs混合料，分別降低了48％與47％；sma-13動(dòng)穩(wěn)定度大于ac-13，浸水之后的車轍板試件動(dòng)穩(wěn)定度急劇下降，ac-13降幅達(dá)到57％，sma-13為47％，sma-13抗水損害能力較強(qiáng)。

為研究粗集料對(duì)瀝青混合料高溫溫度性影響，本文采用不同礦料級(jí)配、壓碎值、針片狀含量的粗集料制備試樣，在室內(nèi)對(duì)其進(jìn)行內(nèi)摩擦角與車轍動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)，研究不同試樣高溫抗車轍性能，對(duì)比分析選取最佳試樣材料，并應(yīng)用與實(shí)際瀝青道路工程中，施工完成后檢測(cè)車轍深度變化情況，結(jié)果表明：合理選用粗集料能有效提高瀝青混合料高溫性能，防止路面車轍產(chǎn)生。

以計(jì)算法最大理論密度的96%為控制指標(biāo),對(duì)新疆砂礫石、40%碎石+60%礫石以及破碎砂礫石瀝青混合料進(jìn)行車轍試驗(yàn),從而對(duì)其高溫穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià).

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。

為了減輕廢舊輪胎帶來的污染問題和改善瀝青混合料的路用性能,在室內(nèi)進(jìn)行了廢舊橡膠顆粒瀝青混合料的試驗(yàn)研究。通過對(duì)5種級(jí)配瀝青混合料進(jìn)行的車轍試驗(yàn),分析了橡膠顆粒瀝青混合料抗車轍的基本路用性能。結(jié)果表明,橡膠顆粒瀝青混合料具有良好的高溫抗車轍性能,論證了將廢舊輪胎橡膠顆粒作為骨料應(yīng)用于路用瀝青混合料的可行性。

分析瀝青混合料高溫穩(wěn)定性影響因素,并提出高溫穩(wěn)定性改善措施。

本文對(duì)不同級(jí)配類型的普通瀝青混合料和硫磺瀝青混合料進(jìn)行車轍試驗(yàn)研究,通過對(duì)普通瀝青混合料和硫磺瀝青混合料進(jìn)行相關(guān)對(duì)比試驗(yàn),擬通過車轍試驗(yàn)的變形率或動(dòng)穩(wěn)定度來建立預(yù)測(cè)模型,預(yù)測(cè)瀝青混合料在實(shí)際路面狀況下的車轍和抗車轍能力,掌握硫磺瀝青混合料高溫性能的變化規(guī)律。

通過在瀝青混合料中摻入不同含量的廢舊橡膠顆粒進(jìn)行車轍試驗(yàn)研究,分析了廢舊橡膠顆粒瀝青混合料抗車轍的路用性能,從而驗(yàn)證了以廢舊橡膠顆粒作為骨料的形式摻入瀝青混合料中,其高溫穩(wěn)定性比未摻入廢舊瀝青混合料要好的觀點(diǎn)。

本文采用evothem法,成型溫拌瀝青混合料試件ac-13c,同時(shí)進(jìn)行馬歇爾、車轍、凍融等室內(nèi)試驗(yàn),對(duì)其高溫穩(wěn)定性及抗水損害性能進(jìn)行全面評(píng)價(jià),結(jié)果表明溫拌瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性等性能指標(biāo)均差于熱拌瀝青混合料,但仍符合規(guī)范要求,從經(jīng)濟(jì)效果看,施工溫度降低30℃,可以節(jié)省大量的能源及燃料。

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

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。

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。

為了量化分析不同瀝青結(jié)合料對(duì)瀝青混合料高溫性能的影響,以ac-13瀝青混合料作為研究對(duì)象,利用簡(jiǎn)單性能試驗(yàn),分別測(cè)試了sk70號(hào)和sbs70號(hào)瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量和相位角。試驗(yàn)結(jié)果表明,不同頻率條件下sbs改性瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量比sk基質(zhì)瀝青增加較多,sbs改性瀝青混合料的相位角小于sk基質(zhì)瀝青,說明sbs改性瀝青混合料的高溫性能優(yōu)于sk基質(zhì)瀝青。

以ac-13級(jí)配為基礎(chǔ),橡膠顆粒代替部分細(xì)集料摻入混合料中,對(duì)橡膠顆粒瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾和高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明:與普通瀝青混合料相比,橡膠顆粒瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度有所降低,流值稍微偏大,但當(dāng)采用二次成型工藝時(shí),馬歇爾穩(wěn)定度較一次成型工藝顯著提高;橡膠顆粒瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性較普通瀝青混合料有一定程度的提高。