不同瀝青對AC-13瀝青混合料高溫性能的影響研究

□□ 曲立杰　(山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原　030006)

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不同瀝青對AC-13瀝青混合料高溫性能的影響研究

□□ 曲立杰(山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原030006)

摘要：為了量化分析不同瀝青結(jié)合料對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象，利用簡單性能試驗(yàn)，分別測試了SK70號和SBS70號瀝青混合料的動(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。

關(guān)鍵詞：道路工程；瀝青混合料；簡單性能試驗(yàn)；高溫性能

引言

瀝青混合料是由瀝青結(jié)合料、粗細(xì)集料以及空隙組成的多相復(fù)合材料，由于瀝青結(jié)合料對溫度的敏感性較高，導(dǎo)致該復(fù)合材料在高溫條件下的抗變形能力急劇下降，從而出現(xiàn)瀝青混凝土路面的車轍、推移等病害，嚴(yán)重影響了瀝青混凝土路面的行駛舒適性和行車安全性等路用性能。因此，有必要對瀝青混合料的高溫性能進(jìn)行研究。

我國的科技工作者對瀝青混合料的高溫性能進(jìn)行了卓有成效的研究。楊戈等[1-2]通過車轍試驗(yàn)研究了橡膠瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度與橡膠瀝青膠結(jié)料旋轉(zhuǎn)黏度、軟化點(diǎn)、針入度之間的相關(guān)性，提出了橡膠瀝青混合料高溫性能評價(jià)指標(biāo)值，以及鹽分對橡膠瀝青混合料高溫性能的影響。郝增恒等[3-4]采用靜態(tài)貫入度和動(dòng)態(tài)貫入度試驗(yàn)，研究了基于超熱老化溫度的澆注式瀝青混合料高溫性能變化規(guī)律。吳光勇等[5]利用正交試驗(yàn)研究了TLA改性瀝青混合料高溫性能的影響因素。張爭奇等[6]選取3種不同類型的瀝青混合料，通過室內(nèi)重復(fù)加載蠕變試驗(yàn)研究了瀝青混合料的高溫蠕變特性。周志剛等[7]通過車轍、單軸靜壓蠕變和重復(fù)加載蠕變試驗(yàn)，對比分析了PE改性瀝青混合料老化前后及再生前后的高溫性能。

鑒于基質(zhì)瀝青混合料與SBS改性瀝青混合料性能的不同，特別是在高溫性能方面，經(jīng)改性的瀝青混合料高溫性能會(huì)有所提高，但這方面的量化研究較少。因此，本文以AC-13瀝青混合料為研究對象，利用室內(nèi)簡單性能試驗(yàn)分別對SK70號和SBS70號瀝青混合料的高溫性能進(jìn)行了測試，并對比分析了兩種瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量和相位角的差異。

1瀝青混合料級配設(shè)計(jì)

1.1　原材料性能

本文所使用的基質(zhì)瀝青為韓國產(chǎn)SK70號瀝青和SBS改性瀝青，兩種瀝青的性能指標(biāo)見表1和表2。粗細(xì)集料均為石灰?guī)r，礦粉為石灰?guī)r經(jīng)磨細(xì)制得。

表1　SK70號基質(zhì)瀝青技術(shù)指標(biāo)

表2　SBS改性瀝青技術(shù)指標(biāo)

由表1和表2試驗(yàn)結(jié)果可以看出，本文所使用的兩種瀝青均滿足規(guī)范要求。

1.2　級配設(shè)計(jì)

本文選取的基質(zhì)瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料的級配見表3。通過馬歇爾試驗(yàn)測試瀝青混合料的毛體積相對密度、空隙率、礦料間隙率、飽和度、穩(wěn)定度和流值，得到相應(yīng)的最佳油石比分別為4.7%和4.9%。

2瀝青混合料SPT試驗(yàn)結(jié)果與討論

在最佳油石比條件下，以旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型3組Φ150 mm的試件，以便進(jìn)行平行試驗(yàn)，并對試件取芯成Φ100 mm用于簡單性能試驗(yàn)的試件。在40 ℃條件下，利用簡單性能試驗(yàn)測試兩種瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量和相位角，試驗(yàn)頻率分別為25 Hz、10 Hz、5 Hz、1 Hz、0.1 Hz，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3　不同瀝青AC-13瀝青混合料的級配

表4　兩種瀝青混合料的SPT試驗(yàn)結(jié)果

對表4中的3組平行試驗(yàn)結(jié)果取均值，并對不同頻率條件下的動(dòng)態(tài)模量和相位角變化趨勢繪制曲線，如圖1和圖2所示。

由圖1可以看出，隨著頻率的增加，兩種瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量均呈增大的趨勢，即頻率越大，荷載作用試件越短，瀝青混合料表現(xiàn)出更大的抵抗荷載作用的能力。SBS改性瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量均大于SK基質(zhì)瀝青混合料，在25 Hz、10 Hz、5 Hz、1 Hz、0.1 Hz的頻率下，SBS改性瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量分別提高了20.96%、20.83%、25.22%、43.53%和63.69%，總體增幅較大。

圖1　兩種瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量

圖2　兩種瀝青混合料的相位角

由圖2可以看出，隨著頻率的增加，兩種瀝青混合料的相位角逐漸增大，即兩相鄰峰值應(yīng)力、應(yīng)變的時(shí)間差越來越大。SBS改性瀝青混合料的相位角普遍小于基質(zhì)瀝青混合料，在25 Hz、10 Hz、5 Hz、1 Hz、0.1 Hz的頻率下，SBS改性瀝青混合料的相位角分別減小了8.30°、10.68°、11.92°、15.54°和15.44°。

3結(jié)論

3.1試驗(yàn)所用SK70號基質(zhì)瀝青和SBS70號改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求。

3.2通過馬歇爾試驗(yàn)，測定了兩種瀝青混合料試件的體積指標(biāo)，所確定的最佳油石比分別為4.7%和4.9%。

3.3由簡單性能試驗(yàn)所測定的動(dòng)態(tài)模量和相位角，隨著荷載頻率的增加而增加。

3.4SBS改性瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量增幅較大，最小為20.83%，說明SBS改性瀝青混合料的高溫性能比基質(zhì)瀝青混合料顯著提高。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊戈，黃衛(wèi)東，李彥偉，等.橡膠瀝青混合料高溫性能評價(jià)指標(biāo)的試驗(yàn)研究[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2010，13(6)：753-758.

[2] 徐波，于新，劉運(yùn)新.鹽分對橡膠瀝青及橡膠瀝青混合料高溫性能的影響[J].功能材料，2015，46(6)：6058-6061.

[3] 郝增恒，吳文軍，盛興躍，等.基于不同超熱溫度的澆注式瀝青混合料高溫性能[J].公路交通科技，2013，30(1)：17-21.

[4] 陳劍華，張肖寧，鄒桂蓮，等.超熱老化對澆注式瀝青混合料高溫性能影響研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2014，14(25)：131-134.

[5] 吳光勇，王安福，莫石秀，等.TLA改性瀝青混合料高溫性能影響因素研究[J].中外公路，2014，34(3)：268-271.

[6] 張爭奇，羅要飛，栗培龍，等.基于重復(fù)加載蠕變試驗(yàn)的瀝青混合料高溫性能研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，36(4)：58-64.

[7] 周志剛，李惠，佘滿漢，等.再生PE改性瀝青混合料高溫性能研究[J].中外公路，2014，34(1)：256-262.

(編輯盛晉生)

Influence of Different Asphalt Binders on High Temperature Performance of AC-13 Asphalt Mixture

QU Li-jie

(Shanxi Architectural College，Taiyuan，Shanxi，030006，China)

Abstract：This paper researches the influence of different asphalt binders on the high temperature performance of asphalt mixtures quantitatively. Taking AC-13 asphalt mixture as the object，the research measures the dynamic modulus and phase angles of SK70# and SBS70# asphalt mixtures respectively. It shows that the dynamic modulus of SBS modified asphalt mixtures are larger than those of SK asphalt mixtures at different frequencies，and the phase angles of the former are less than those of the latter，which indicates that the high temperature performance of the former are excellent compared with the latter.

Key words：road engineering；asphalt mixture；simple performance test (SPT)；high temperature performance

收稿日期：2015-11-19

作者簡介：曲立杰(1979-)，女，黑龍江富裕人，講師，一級注冊建造師，碩士，2003年7月畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院土木工程專業(yè)(橋梁工程方向)，2010年4月碩士研究生畢業(yè)于沈陽建筑大學(xué)建筑與土木工程專業(yè)，從事教學(xué)工作。

中圖分類號：U 416.217

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-9441(2015)06-0004-03