Sasobit溫拌排水瀝青混合料老化性能

王健,陳景雅，王坤，瞿翔

(1.河海大學(xué) 土木與交通學(xué)院，江蘇 南京 210098； 2.江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，江蘇 南京 210014)

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Sasobit溫拌排水瀝青混合料老化性能

王健1,陳景雅1，王坤2，瞿翔1

(1.河海大學(xué) 土木與交通學(xué)院，江蘇 南京 210098； 2.江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，江蘇 南京 210014)

為了分析Sasobit溫拌排水瀝青混合料老化后性能，以熱拌OGFC-13瀝青混合料、溫拌OGFC-13瀝青混合料、摻加5%NaCl的溫拌OGFC-13瀝青混合料為研究對(duì)象，分別在未老化、短期老化、長(zhǎng)期老化的條件下，采用室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)瀝青混合料路用性能進(jìn)行對(duì)比研究.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：老化后的混合料高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性較未老化時(shí)均降低，長(zhǎng)期老化的影響最顯著，其中對(duì)低溫抗裂性能影響最大；長(zhǎng)期老化后，NaCl 摻量為5%的瀝青混合料低溫抗裂性較未摻加NaCl時(shí)大幅度下降，說(shuō)明5%摻量的NaCl 對(duì)長(zhǎng)期老化后瀝青混合料的低溫指標(biāo)有負(fù)面影響.

老化性能;Sasobit溫拌排水瀝青混合料;高溫穩(wěn)定性;水穩(wěn)定性;低溫抗裂性

0 引言

隨著我國(guó)公路交通建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，公路使用者對(duì)路面的安全、舒適、環(huán)保提出了更高的要求[1-2].溫拌排水路面具有空隙率高、表面粗糙摩擦阻力大、防滑抗車(chē)轍、吸音降噪等優(yōu)點(diǎn)，可以在雨水天氣有效減小路面水膜厚度以及水霧和噪音，提高了路面的抗滑性和行車(chē)安全[3-5].與此同時(shí)，溫拌排水路面還是一種綠色環(huán)保、環(huán)境友好型的新型路面，相對(duì)于熱拌瀝青混合料施工溫度可以降低約30℃，大大減小了能源消耗、廢氣的排放和對(duì)施工人員的傷害[6]，因此，溫拌排水路面受到越來(lái)越多的公路建設(shè)者的歡迎.然而，溫拌排水路面大的連通孔隙的特點(diǎn)使其更容易受到光照、空氣、水分的影響，而加快瀝青及瀝青混合料的老化[7-10].

在通常情況下，研究人員都是研究瀝青膠結(jié)料老化的問(wèn)題，而沒(méi)有充分考慮老化對(duì)混合料性能的影響.實(shí)際上在施工的階段，瀝青混合料在運(yùn)輸、攤鋪的過(guò)程已經(jīng)發(fā)生了老化，對(duì)性能產(chǎn)生了影響；壓實(shí)后不同類(lèi)型的瀝青混合料之間更有著自己獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，而它們結(jié)構(gòu)的差異對(duì)瀝青混合料老化的影響很大[11].因此，在評(píng)價(jià)瀝青路面的性能時(shí)，除了考慮老化作用對(duì)瀝青膠結(jié)料的影響外，還應(yīng)該充分研究老化對(duì)瀝青混合料性能的影響.

本文在考慮瀝青混合料短期老化和長(zhǎng)期老化的基礎(chǔ)上，采用相關(guān)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)Sasobit溫拌排水性瀝青混合料的性能，為準(zhǔn)確合理分析瀝青混合料的老化性能提供參考.

1 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)材料

(1)高黏瀝青：所采用的高黏瀝青為江陰泰富瀝青有限公司生產(chǎn)，按規(guī)范[2]要求對(duì)高黏瀝青的性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，其結(jié)果如表1所示.

表1 高黏瀝青指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

表1 高黏瀝青指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果(續(xù)表)

(2)集料:所采用的四檔礦料為江蘇省溧陽(yáng)市玄武巖.混合料配合比公稱最大粒徑為13.2 mm.對(duì)集料和礦粉進(jìn)行的密度試驗(yàn)結(jié)果如表2所示.

表2 集料密度試驗(yàn)結(jié)果

(3)溫拌劑:Sasobit是重慶中交科技股份有限公司生產(chǎn)，符合規(guī)范及試驗(yàn)要求.參照已有研究成果[13]，加瀝青質(zhì)量2.5%的Sasobit于本次實(shí)驗(yàn)的高黏瀝青中.其指標(biāo)如表3所示.

表3 Sasobit添加劑的物理化學(xué)性質(zhì)

(4)添加劑：NaCl是濰坊海巨化工有限公司生產(chǎn)；參照已有研究成果[14]，采用摻加瀝青質(zhì)量5%的NaCl，制成含鹽Sasobit高黏瀝青.

1.2 級(jí)配設(shè)計(jì)

瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)研究中，Sasobit溫拌排水瀝青混合料(OGFC-13)采用的目標(biāo)空隙率是20%.根據(jù)礦料的篩分試驗(yàn)結(jié)果以及規(guī)范[15]的規(guī)定，在OGFC-13瀝青混合料的礦料級(jí)配范圍內(nèi)合成的級(jí)配見(jiàn)表4.

表4 排水瀝青混合料目標(biāo)級(jí)配設(shè)計(jì)方案

然后，依據(jù)SHRP級(jí)配的思想，熱拌在溫度為175℃、溫拌在150℃下分別成型車(chē)轍板試件和馬歇爾試件，對(duì)混合料進(jìn)行謝倫堡瀝青析漏試驗(yàn)、肯塔堡飛散試驗(yàn)、馬歇爾試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果(見(jiàn)表5)確定最佳油石比為5.3%.

表5 瀝青混合料馬歇爾、析漏和飛散試驗(yàn)結(jié)果

分析表5可知，Sasobit溫拌OGFC-13瀝青混合料較熱拌OGFC-13瀝青混合料穩(wěn)定度、析漏損失略微下降，而流值、飛散損失、空隙率都有所增大，但均符合規(guī)范要求.

2 試驗(yàn)及結(jié)果分析

根究資料[14]NaCl摻入量為5%時(shí)對(duì)瀝青結(jié)合料最有利，尤其是低溫抗裂性.因此本文采用普通熱拌OGFC-13瀝青混合料、未摻加添加劑的Sasobit溫拌OGFC-13瀝青混合料、摻入5% NaCl的Sasobit溫拌OGFC-13瀝青混合料為實(shí)驗(yàn)對(duì)象；分別在未老化、短期老化和長(zhǎng)期老化狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)，來(lái)對(duì)比分析Sasobit溫拌排水瀝青混合料的老化性能.

2.1 試件老化方法

(1)短期老化.將松散材料的混合物放置于135℃強(qiáng)制空氣通風(fēng)的烘箱中老化4 h，1 h拌勻1次；然后在溫度為175℃和150℃下分別成型車(chē)轍板試件和馬歇爾試件，并將車(chē)轍板切割成棱柱體試件，進(jìn)而可以模擬混合料的短期老化;

(2)長(zhǎng)期老化.將短期老化后松散的混合料由(1)中生成的方法制成車(chē)轍板和馬歇爾樣品，連同試樣模具放置在室溫條件下不少于16 h，然后脫去模具，然后放在85℃下的強(qiáng)制烘箱中老化3天，最后將車(chē)轍板切成同樣的棱柱體試件.并由此模擬長(zhǎng)期老化過(guò)程.

2.2 基于老化的高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)

對(duì)熱拌和溫拌排水瀝青混合料以及摻加5% NaCl的溫拌排水瀝青混合料分別在未老化、短期老化和長(zhǎng)期老化狀態(tài)下，在60℃、0.7 MPa條件下進(jìn)行車(chē)轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示.

圖1 排水瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從圖1可以看出，老化降低了瀝青混合料高溫穩(wěn)定性，長(zhǎng)期老化后降低幅度最大.Sasobit溫拌OGFC-13排水瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性在老化的過(guò)程中穩(wěn)定性最好.5% NaCl摻入使Sasobit溫拌OGFC-13瀝青混合料高溫穩(wěn)定性有所下降，但較熱拌瀝青混合料影響不大.

2.3 基于老化的水穩(wěn)定性試驗(yàn)

對(duì)熱拌和溫拌排水瀝青混合料以及摻加5% NaCl的溫拌排水瀝青混合料分別在未老化、短期老化和長(zhǎng)期老化狀態(tài)下，進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果分別見(jiàn)圖2所示.

由圖2可以看出，老化使排水瀝青混合料的水穩(wěn)定性均下降，短期老化、長(zhǎng)期老化使Sasobit溫拌OGFC-13瀝青混合料水穩(wěn)定性較未老化時(shí)降低了3.6%、8.9%.5% NaCl的摻入使Sasobit溫拌OGFC-13瀝青混合料水穩(wěn)定性略有提高，但仍低于熱拌OGFC-13瀝青混合料.

(a)馬歇爾試驗(yàn)

(b)凍融劈裂試驗(yàn)

圖2 殘留穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.4 基于老化的低溫抗裂性試驗(yàn)

對(duì)熱拌和溫拌排水瀝青混合料以及摻加5% NaCl的溫拌排水瀝青混合料分別在未老化、短期老化和長(zhǎng)期老化狀態(tài)下進(jìn)行小梁彎曲試驗(yàn)，其結(jié)果如圖3所示.

圖3 排水瀝青混合料小梁彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由圖3可以看出，經(jīng)過(guò)短期老化和長(zhǎng)期老化，三種瀝青混合料的低溫抗變形能力較未老化時(shí)均有所下降，Sasobit溫拌OGFC-13瀝青混合料的下降幅度在短期老化和長(zhǎng)期老化后分別達(dá)到了12.3%、25.1%.5%摻量的NaCl對(duì)Sasobit溫拌OGFC-13瀝青混合料低溫性能在未老化的狀態(tài)下有一定程度的改善，這與資料[14]研究成果NaCl摻入量為5%時(shí)對(duì)瀝青膠結(jié)料低溫抗裂性最有利一致；經(jīng)過(guò)短期老化后，低溫抗變形能力較未摻加NaCl的溫拌OGFC-13瀝青混合料改善程度已不顯著；再經(jīng)長(zhǎng)期老化后其低溫抗變形能力較未摻加NaCl時(shí)反而降低了6.7%，說(shuō)明該摻量鹽度對(duì)長(zhǎng)期老化后瀝青混合料有一定的負(fù)面影響.

3 結(jié)論

本文以不同OGFC-13瀝青混合料為試驗(yàn)對(duì)象，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，可以得到以下結(jié)論：

(1)老化均降低了混合料的高溫穩(wěn)定性，其中Sasobit溫拌OGFC-13排水瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性在老化的過(guò)程中降低幅度最小.5%的NaCl的摻入使Sasobit溫拌排水瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性略有降低，但較普通熱拌排水瀝青混合料高溫穩(wěn)定性影響不大；

(2)老化降低了混合料的抗水損害能力；相比短期老化，溫拌排水瀝青混合料長(zhǎng)期老化后下降幅度明顯，表明老化一定程度上降低了瀝青膜對(duì)集料的粘附力.在摻加5%的NaCl后Sasobit溫拌排水瀝青混合料的水穩(wěn)定性有了一定程度的提高，但效果不明顯；

(3)溫拌排水瀝青混合料經(jīng)不同程度的老化后低溫性能出現(xiàn)下降；其中長(zhǎng)期老化的影響最大.通過(guò)摻加5%的NaCl后，在未老化、短期老化的過(guò)程中低溫抗裂性都有所提高，但經(jīng)長(zhǎng)期老化后對(duì)瀝青混合料產(chǎn)生負(fù)面影響.

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Aging Performance of Sasobit Warm Mix Porous Asphalt Mixture

WANG Jian1,CHEN Jingya1,WANG Kun2,QU Xiang1

(1.College of Civil and Transportation Engineering,Hehai University,Nanjing 210098,China; 2.Jiang Su Province Communication Planning and Design Institute Limited Company,Nanjing 210098,China)

Under new mix and short-term and long-term aging conditions,related experiments are used to compare the asphalt mixture pavement performances in order to analyze the impact of aging on Sasobit warm mix porous asphalt performance and improve the accuracy of asphalt mixture performance evaluation.Hot and warm mixed OGFC-13 asphalt mixtures,and the warm mixed OGFC-13 asphalt mixture with adding 5% salt are used.Test results indicate that the high temperature stability,water stability,the low temperature crack resistance of mixtures are all decreased after aging.The long-term aging makes the most significant effect on the mixture performance,and the low temperature crack resistance.After the long-term aging,the 5% salt reduces the low temperature crack resistance instead of improving the new mix,indicating that a higher dosage of NaCl has a negative impact on low-temperature indicators after long-term aging of asphalt mixtures.

aging properties；sasobit warm mix porous asphalt mixture；high temperature stability；water stability of mixtures；low temperature crack resistance

1673-9590(2015)03-0056-04

2014-07-27

王健(1987-),男，助教，碩士，主要研究領(lǐng)域是瀝青路面方向研究E-mail:wjazcf@163.com.

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