特立尼達(dá)湖瀝青改性瀝青混合料路用性能研究

余 芳 俞喜蘭

(江西省交通科學(xué)研究院，江西 南昌 330038)

·建筑材料及應(yīng)用·

特立尼達(dá)湖瀝青改性瀝青混合料路用性能研究

余 芳 俞喜蘭

(江西省交通科學(xué)研究院，江西 南昌 330038)

采用特立尼達(dá)湖瀝青(TLA)與基質(zhì)瀝青制備了TLA改性瀝青，通過(guò)試驗(yàn)，從高溫性能、水穩(wěn)定性能和低溫性能三方面著手，對(duì)比了TLA改性瀝青與SBS改性瀝青兩種混合料的路用性能，結(jié)果表明：TLA對(duì)瀝青混合料的高溫、水穩(wěn)定性能有所提高，對(duì)低溫性能影響不大。

特立尼達(dá)湖瀝青，改性瀝青，路用性能

0 引言

特立尼達(dá)湖瀝青(Trinidad Lake Asphalt，簡(jiǎn)稱TLA)是一種著名的天然瀝青，主要產(chǎn)自南美洲的西印度群島特立尼達(dá)湖。千百萬(wàn)年地殼的沉積、變化，加上諸多因素如溫度、壓力、氧化、無(wú)機(jī)物、微生物細(xì)菌以及水分的共同作用，使得特立尼達(dá)湖瀝青天然形成。它含有高比例的瀝青質(zhì)、灰分和大量芳香酚，飽和酚則極少，其物理和化學(xué)特性與道路石油瀝青大體相同，能夠與之很好的混融。TLA一般作為改性劑摻加到道路石油瀝青中，充分混合后，具有優(yōu)良的抗老化性能、高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性。

國(guó)外自1880年就開(kāi)始將TLA用于鋪筑瀝青路面，隨后在橋面鋪裝、機(jī)場(chǎng)跑道等重載交通道路上也得到應(yīng)用。TLA在國(guó)內(nèi)應(yīng)用起步較晚，最初應(yīng)用于橋面鋪裝上，隨著技術(shù)成熟，逐漸在公路鋪面中得到應(yīng)用，并且具有較好的效果，因此，TLA在國(guó)內(nèi)研究領(lǐng)域得到關(guān)注。

為明確TLA改性效果，本文對(duì)基質(zhì)瀝青中分別摻加0%，25%，30%的TLA，并與5%摻量的SBS改性瀝青進(jìn)行對(duì)比。

1 原材料

試驗(yàn)所用原材料包括粗集料、細(xì)集料、礦粉、TLA湖瀝青、基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青。粗集料為玄武巖，細(xì)集料為石灰?guī)r，礦粉由石灰?guī)r磨制而成，基質(zhì)瀝青為70號(hào)A級(jí)道路石油瀝青，SBS改性瀝青以70號(hào)瀝青為基質(zhì)瀝青制備而成。

對(duì)基質(zhì)瀝青和改性瀝青的基本性能進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表1～表3所示。

表1 未摻TLA瀝青技術(shù)性能

表2 TLA湖瀝青技術(shù)性能

表3 摻TLA瀝青技術(shù)性能

從表1～表3中可以看出隨著TLA摻量的增加，混合后的瀝青針入度與延度都有所下降，而軟化點(diǎn)在一定程度上有所提高，這表明TLA的摻加使得瀝青的高溫性能得到改善。

2 配合比設(shè)計(jì)

級(jí)配對(duì)混合料性能具有較大影響，本文在參考規(guī)范對(duì)級(jí)配要求的基礎(chǔ)上結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，摻配出合適的級(jí)配，如表4所示。

表4 合成級(jí)配

確定級(jí)配后，成型具有不同油石比的馬歇爾試件，在測(cè)定體積參數(shù)后進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，以測(cè)定力學(xué)性能，結(jié)果如表5所示。

表5 瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

從表5中可以看出，摻加湖瀝青的混合料的馬歇爾穩(wěn)定度和流值比普通瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料穩(wěn)定度和流值有所提高。并且隨著湖瀝青的摻量增加，穩(wěn)定度進(jìn)一步提高。

3 路用性能測(cè)試

進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)對(duì)TLA改性瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料進(jìn)行包括高溫性能、低溫性能及水穩(wěn)定性能的各方面路用性能做出研究和評(píng)價(jià)。

3.1 高溫性能

瀝青混合料是粘彈性材料，強(qiáng)度和模量隨著溫度升高而下降，因此其能否在高溫下仍具有合適的性能值得研究。本文采用車轍試驗(yàn)對(duì)高溫性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。依照J(rèn)TJ E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程要求，制作標(biāo)準(zhǔn)試件。標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件是：試驗(yàn)溫度為60 ℃，輪壓為0.7 MPa，車輪往返速度是42次/min，時(shí)間為60 min。該實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)為動(dòng)穩(wěn)定度，動(dòng)穩(wěn)定度越大，說(shuō)明材料的高溫性能越好，反之亦然。

表6 瀝青混合料高溫試驗(yàn)結(jié)果

從表6可知：摻加湖瀝青后，瀝青混合料高溫性能得到大幅提高，但是稍低于SBS改性瀝青混合料高溫性能。

3.2 水穩(wěn)定性能

混合料在水的作用下，瀝青和石料的粘附性會(huì)有所降低，最終導(dǎo)致瀝青混合料物理力學(xué)性能在不同程度上下降。如果瀝青混合料的水穩(wěn)定性能不好，將會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)松散和坑槽現(xiàn)象。本文根據(jù)JTJ E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程要求，成型75次和50次雙面擊實(shí)馬歇爾試件兩組，每組各5個(gè)。然后對(duì)試件進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，以此來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的抗水損害能力。

從表7可知：摻加湖瀝青后，瀝青混合料的水穩(wěn)定性能比普通瀝青混合料有所提高，但是與SBS改性瀝青混合料性能相差不大。

表7 瀝青混合料水穩(wěn)定性能試驗(yàn)結(jié)果

3.3 低溫性能

位于路表面的瀝青結(jié)構(gòu)層，直接受到大氣的作用，當(dāng)溫度下降時(shí)，路面就會(huì)產(chǎn)生變形，如果瀝青混合料性能不能滿足低溫要求，將會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂。本文根據(jù)JTJ E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程要求，成型標(biāo)準(zhǔn)小梁試件，在-10 ℃試驗(yàn)條件下進(jìn)行加載，加載速率為50 mm/min，進(jìn)行低溫性能評(píng)價(jià)。

表8 瀝青混合料低溫性能試驗(yàn)結(jié)果

從表8可知：湖瀝青對(duì)瀝青混合料的低溫性能改善不大，并且比SBS改性瀝青混合料低溫性能低。

4 結(jié)語(yǔ)

本文研究了TLA湖瀝青改性瀝青混合料高溫、低溫和水穩(wěn)定性等方面的路用性能，并將其與SBS改性瀝青混合料路用性能進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)：

1)隨著TLA摻量的增加，混合后的瀝青針入度與延度都有所下降，而軟化點(diǎn)在一定程度上有所提高，這表明TLA的摻加使得瀝青的高溫性能得到改善。

2)摻加湖瀝青的混合料的馬歇爾穩(wěn)定度和流值比普通瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料穩(wěn)定度和流值有所提高。并且隨著湖瀝青的摻量增加，穩(wěn)定度進(jìn)一步提高。

3)摻加湖瀝青后，瀝青混合料高溫性能得到大幅提高，但是稍低于SBS改性瀝青混合料高溫性能。

4)摻加湖瀝青后，瀝青混合料的水穩(wěn)定性能比普通瀝青混合料有所提高，但是與SBS改性瀝青混合料性能相差不大。

5)湖瀝青對(duì)瀝青混合料的低溫性能改善不大，并且比SBS改性瀝青混合料低溫性能低。

[1] JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范.

[2] 沈金安.特立尼達(dá)湖瀝青及其應(yīng)用前景.國(guó)外公路,2000(2):28-31.

[3] SHC F40—01—2002,公路瀝青瑪蹄脂碎石路面技術(shù)指南.

[4] JTG E20—2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程.

[5] 柳 浩,王建國(guó),石效民.千里達(dá)湖天然瀝青改性國(guó)產(chǎn)重交通瀝青的路用性能研究.石油瀝青,2001(2)：41-42.

[6] 呂偉民.橡膠瀝青路面技術(shù).北京：人民交通出版社，2011.

Research on road performance of Trinidad Lake Asphalt modified mixture

Yu Fang Yu Xilan

(JiangxiTrafficScienceResearchInstitute,Nanchang330038,China)

This paper prepared the TLA modified asphalt using Trinidad Lake Asphalt(TLA) and matrix asphalt, through the experiment, from the high temperature performance, water stable performance and low temperature performance three aspects compared the road performance of TLA modified asphalt and SBS modified asphalt two mixtures, the results showed that: the high temperature, water stability performance of TLA to asphalt mixture improved, to low temperature performance had little influence.

Trinidad Lake Asphalt, modified asphalt, road performance

2015-09-14

余 芳(1986- )，女，助理工程師

1009-6825(2015)33-0120-02

U214.75

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