火山灰SBS復(fù)合改性瀝青混合料路用性能及改性機(jī)理研究

韓 娟

(鄭州科技學(xué)院， 河南， 鄭州 450064)

火山灰SBS復(fù)合改性瀝青混合料路用性能及改性機(jī)理研究

韓 娟

(鄭州科技學(xué)院， 河南， 鄭州 450064)

研究火山灰作為填料型瀝青改性劑的技術(shù)可行性，提出采用火山灰等量替代礦粉與SBS改性劑進(jìn)行復(fù)配，并基于車轍、低溫彎曲、凍融劈裂和三分點(diǎn)加載疲勞試驗(yàn)研究了火山灰SBS改性瀝青混合料的綜合路用性能，同時(shí)揭示了火山灰對(duì)SBS改性瀝青混合料的改性機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明：火山灰等量替代礦粉后，SBS改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性提高幅度最大可達(dá)36%，混合料水穩(wěn)定性和低溫抗裂性顯著提高，火山灰SBS復(fù)合改性瀝青混合料各應(yīng)力水平下的疲勞壽命均高于普通SBS改性瀝青混合料，疲勞壽命的提高幅度達(dá)40%，用火山灰等量替代礦粉作為瀝青混合料的改性劑是可行的。

路面工程； 火山灰； 復(fù)合改性瀝青混合料； 路用性能； 改性機(jī)理

0 前言

近20 a來，我國(guó)公路建設(shè)發(fā)展迅速, 瀝青路面無論在建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)模和技術(shù)水平各個(gè)方面都取得了舉世矚目的成就[1-4]，但在復(fù)雜多變的自然條件和超載重載交通的綜合作用下，瀝青路面也出現(xiàn)了不同形式的病害，如高溫車轍、低溫開裂及水損壞等，尤其是寒冷地區(qū)病害尤為突出[5-7]。不斷加厚的瀝青面層來減少路面裂縫，但只抑制了裂縫出現(xiàn)時(shí)間，對(duì)減少裂縫的作用并不明顯，單一改性瀝青對(duì)瀝青性能的提高有一的局限性，但對(duì)于一些地區(qū)來說，道路環(huán)境通常要經(jīng)歷-40～40 ℃的溫度變化?，F(xiàn)有的改性技術(shù)很難滿足上述溫度的要求。因此，國(guó)內(nèi)開展了復(fù)合改性瀝青材料的相關(guān)研究，如橡膠/SBS復(fù)合改性瀝青，硅藻土纖維復(fù)合改性、膠粉和PE復(fù)合改性、巖瀝青與BRA復(fù)合改性、復(fù)合纖維改性瀝青混合料等[8-16]，并取得成效。隨著礦物材料技術(shù)的發(fā)展，一些粉體礦物材料在瀝青混合料中的應(yīng)用已從單一的結(jié)構(gòu)填充拓展到功能增強(qiáng)，起到了改性劑的作用。如硅藻土、炭黑、硫磺等礦物填料，但由于受提純技術(shù)、材料來源、環(huán)保等方面的原因[15]，沒有得到大規(guī)模的推廣應(yīng)用。火山灰是一種天然的建筑材料，是火山噴發(fā)時(shí)的熔巖碎屑和粉塵沉積在地表面形成的物質(zhì)，在我國(guó)，火山灰資源十分豐富，現(xiàn)有火山600多座，主要分布在黑龍江、吉林、遼寧等地，僅吉林省火山灰儲(chǔ)存量就達(dá)幾十億立方米，若能用于高速公路建設(shè)和作為公路養(yǎng)護(hù)材料，其經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。目前國(guó)內(nèi)鮮見關(guān)于火山灰改性瀝青混凝土方面的研究報(bào)道，以至于火山灰能否作為瀝青混合料的改性劑及其改性效果等問題仍處于探索階段，本文研究火山灰作為填料型改性劑改性瀝青的技術(shù)可行性，研發(fā)了火山灰作為新型瀝青改性劑，提出采用火山灰等量替代礦粉，以提高瀝青路面使用質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)綠色、循環(huán)、低碳的公路建設(shè)目標(biāo)。

1 原材料

為了使研究成果具有代表性，本文選用了4種不同產(chǎn)地的火山灰(見表1)，其分別為黑龍江五大連池(火山灰Ⅰ)、云南騰沖火山(Ⅱ)、新疆阿什庫勒火山(Ⅲ)、長(zhǎng)白山白頭山(Ⅳ)，相比石灰?guī)r礦粉，火山灰的總體粒度小于礦粉，比表面積最大為礦粉的34倍，火山灰材料中含有Si、Al、K、Na、Ca和Mg等多種元素以及有少量過渡性的金屬元素如Fe、Ti、Mn、Cu、V和Zn，元素種類及含量的不同，勢(shì)必影響火山灰與瀝青的作用效果。SBS改性瀝青為殼牌石油公司生產(chǎn)的成品SBS改性瀝青(I-C)，經(jīng)檢測(cè)SBS改性瀝青各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，試驗(yàn)選用的粗集料為輝綠巖，細(xì)集料為機(jī)制砂，礦粉由石灰?guī)r磨制而成[17]。

表1 4種類型火山灰材料性能檢測(cè)結(jié)果平均值Table1 Fourtypesofvolcanicashmaterialpropertiestestresults比表面積/(g·m-2)吸附脫附性過渡金屬元素含量/%K2O、Na2O含量/%4．1具有吸附性5．74．2

2 火山灰SBS復(fù)合改性瀝青混合料配合比 設(shè)計(jì)

為了進(jìn)一步發(fā)揮膠漿的性能，確定混合料合成級(jí)配時(shí)降低了1.18～0.075 mm篩孔檔細(xì)集料用量，以增大火山灰瀝青膠漿比例，混合料合成級(jí)配見表2。按照現(xiàn)行施工規(guī)范要求[17]，以馬歇爾法確定火山灰SBS改性瀝青混合料的最佳瀝青用量，試驗(yàn)時(shí)根據(jù)合成級(jí)配的要求逐檔添加篩分檔的集料，按照礦粉質(zhì)量百分比采用火山灰等量替代礦粉，成型馬歇爾試件時(shí)控制礦料加熱溫度為190 ℃，瀝青混合料拌合溫度175 ℃，馬歇爾試件擊實(shí)溫度165 ℃，通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件物理指標(biāo)、力學(xué)指標(biāo)的測(cè)定，得出馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表3所示。

表2 AC—16混合料級(jí)配Table2 AC—16mixturegradation篩孔尺寸/mm通過率/%級(jí)配上限級(jí)配下限合成級(jí)配1910010010016901009613．2769285．69．5608069．94．75346249．02．36204834．21．18133625．60．692616．90．371811．40．155149．00．075487．6

表3 火山灰SBS改性瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果Table3 VolcanicashandSBSmodifiedasphaltmixturemarshalltestresults填料類型油石比/%毛體積密度/(g·cm-3)石灰?guī)r礦粉4．542．422火山灰Ⅰ號(hào)4．692．435火山灰Ⅱ號(hào)4．722．439火山灰Ⅲ號(hào)4．662．433火山灰Ⅳ號(hào)4．652．448VMA/%VV/%VFA/%MS/kNFL/mm15．364．073．9611．753．615．144．073．5812．263．515．194．073．6712．433．715．104．073．5111．963．415．224．073．7212．653．3

配合比設(shè)計(jì)結(jié)果表明，采用火山灰等量替代礦粉后，復(fù)合改性瀝青混合料的最佳油石比增大0.1%～0.2%，4種類型的火山灰SBS改性瀝青混合料毛體積密度、馬歇爾穩(wěn)定度均大于SBS改性瀝青混合料，而礦料間隙率(VMA)、空隙率(VV)、瀝青飽和度(VFA)與SBS改性瀝青混合料相差不大。

3 路用性能

3.1 高溫穩(wěn)定性

高溫穩(wěn)定性是在高溫、反復(fù)車輪荷載作用下，瀝青混合料抵抗永久變形的能力。由于瀝青混合料的抗變形能力很大程度上受環(huán)境溫度的影響，為了針對(duì)我國(guó)部分地區(qū)夏季高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，特增加了70 ℃車轍試驗(yàn)，此外，為了得到不同溫度下火山灰SBS改性瀝青混合料的高溫車轍試驗(yàn)對(duì)溫度的敏感性，特增加了40 ℃車轍試驗(yàn)。按照表4最佳瀝青用量試驗(yàn)結(jié)果拌合并成型300 mm×300 mm×50 mm的標(biāo)準(zhǔn)車轍板試件，分別在40、50、60、70 ℃的恒溫烘箱中保溫6 h，車轍試驗(yàn)輪壓為0.7 MPa，試驗(yàn)?zāi)z輪行走速度為42±1次/min，試驗(yàn)輪的行走方向與成型車轍板時(shí)的碾壓方向一致[18]，車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度的對(duì)數(shù)與試驗(yàn)溫度線性擬合結(jié)果圖1。

圖1 不同試驗(yàn)溫度火山灰SBS改性瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果Figure 1 Volcanic ash and SBS modified asphalt mixturerut results with different test temperature

圖1擬合結(jié)果表明:與SBS改性瀝青混合料相比，相同試驗(yàn)溫度下火山灰SBS改性瀝青混合料的車轍試驗(yàn)穩(wěn)定度普遍提高，且不同火山灰對(duì)SBS改性瀝青混合料高溫性能的提高程度不同，60 ℃動(dòng)穩(wěn)定度提高最大幅度達(dá)36%，其中40、50 ℃時(shí)火山灰Ⅱ號(hào)動(dòng)穩(wěn)定度最大，60、70 ℃時(shí)火山灰Ⅲ號(hào)動(dòng)穩(wěn)定度最大，以車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度的對(duì)數(shù)與試驗(yàn)溫度之間的線性擬合曲線斜率作為火山灰SBS改性瀝青混合料感溫性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，4種火山灰SBS改性瀝青混合料的擬合曲線斜率均明顯小于SBS改性瀝青混合料，可見其高溫穩(wěn)定性隨溫度的變化規(guī)律的敏感性弱于SBS改性瀝青混合料。分析其主要原因， ①火山灰的加入改變了SBS改性瀝青的膠體結(jié)構(gòu)，使得瀝青混合料中瀝青的粘度變大，從而提高了混合料的高溫穩(wěn)定性；此外，火山灰中的過渡金屬元素陽離子與瀝青中的極性官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)生成配位絡(luò)合物，活性氧化物Na2O和K2O的存在有利于火山灰與瀝青酸和瀝青酸酐發(fā)生酸堿反應(yīng)以及火山灰反應(yīng)，改善了SBS改性瀝青的溫度敏感性； ②火山灰與瀝青共混后，硫化物與瀝青的交聯(lián)反應(yīng)，在一定溫度下，火山灰中硫分解生成活性較大的硫自由基，能夠奪取瀝青中的氫原子，瀝青分子鏈產(chǎn)生自由基，產(chǎn)生自由基耦合形成交聯(lián)鍵，使瀝青分子鏈從二維結(jié)構(gòu)變?yōu)槿S網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而改善瀝青的抗變形能力。

3.2 低溫抗裂性

低溫開裂是我國(guó)瀝青混凝土路面主要的破壞形式之一，嚴(yán)重影響了道路的使用壽命和行車舒適性，按現(xiàn)行施工規(guī)范要求以低溫小梁彎曲試驗(yàn)評(píng)價(jià)火山灰SBS復(fù)合改性瀝青混合料的低溫抗裂性。試驗(yàn)時(shí)根據(jù)JTG E20 — 2011中的要求成型車轍板，切割為30 mm×35 mm×250 mm的小梁試件，試驗(yàn)溫度為-10 ℃，試驗(yàn)時(shí)采用單點(diǎn)加載方式，支點(diǎn)間距為200 mm，加載速率為50 mm/min，一組三個(gè)平行試件，以抗彎拉強(qiáng)度、彎拉勁度模量和抗彎拉應(yīng)變能來評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫抗裂性能，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

(1)

(2)

(3)

式中：RB為試件破壞時(shí)的抗拉強(qiáng)度，MPa；Fmax為最大荷載，N；h、d、L分別為試件的高、寬、跨徑，mm 。

4種不同類型火山灰SBS改性瀝青混合料低溫抗裂性試驗(yàn)結(jié)果見表4所示。

由低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果可知，相比SBS改性瀝青混合料，采用火山灰等量替代礦粉后4種復(fù)合改性瀝青混合料的抗彎拉強(qiáng)度普遍增大4.6%～9.2%，低溫彎拉應(yīng)變指標(biāo)明顯大于SBS改性瀝青混合料，尤其摻加火山灰Ⅳ號(hào)后復(fù)合改性瀝青混合料低溫彎曲指標(biāo)提高幅度達(dá)21%，可見采用火山灰與SBS復(fù)合改性方案可顯著提高瀝青混合料的低溫抗裂性。

表4 火山灰SBS改性瀝青混合料小梁低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果Table4 VolcanicashSBSmodifiedasphaltmixturetrabecularlow?temperaturebendingresults填料類型抗彎拉強(qiáng)度/MPa最大彎拉應(yīng)變/με彎曲勁度模量/MPa石灰?guī)r礦粉12．053435．973492．46火山灰Ⅰ號(hào)12．603773．573339．01火山灰Ⅱ號(hào)13．173905．683372．01火山灰Ⅲ號(hào)12．793867．073307．41火山灰Ⅳ號(hào)12．864164．763087．81

分析火山灰對(duì)SBS改性瀝青混合料的低溫抗裂性的影響： ①相比礦粉顆粒，火山灰的比表面積較大，對(duì)瀝青的吸附能力強(qiáng)，增加了復(fù)合改性瀝青混合料的瀝青膜厚，混合料柔性提高，且火山灰顆粒表面粗糙，有許多凸起的粒子，并形成間隙孔隙，具有活性吸附能力的內(nèi)孔隙結(jié)構(gòu)，有利于瀝青分子進(jìn)入，在外力作用下，火山灰內(nèi)部的空隙對(duì)自由瀝青起到緩沖作用，使混合料內(nèi)部的瀝青油膜處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)； ②掃描電鏡圖像顯示，火山灰顆粒表面存在褶皺和突起，使火山灰表面充分潤(rùn)濕，填料表面構(gòu)造是影響潤(rùn)濕性的重要因素，填料表面越粗糙，瀝青在其表面的潤(rùn)濕效果就越好，火山灰的加入提高了瀝青與集料之間粘附性和握裹力，克服了結(jié)構(gòu)瀝青和集料顆粒之間的錯(cuò)位與滑移，將顆粒產(chǎn)生的單軸應(yīng)力轉(zhuǎn)移到其它基體上，同時(shí)均勻分散的火山灰在裂尖處起到了錨固和橋接作用，延緩裂縫的產(chǎn)生，約束裂紋的擴(kuò)展，增加瀝青混凝土的整體性。③如圖2所示，火山灰表面的間隙孔使瀝青分子和SBS分子的PE端產(chǎn)生橋接，起到機(jī)械嵌固作用，增強(qiáng)SBS瀝青膠漿的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮高分子鏈“熵彈性”的作用，增加了膠漿低溫下的柔韌性和延展性。

圖2 火山灰對(duì)SBS的改性瀝青混合料的改性機(jī)理示意圖Figure 2 The modification mechanism of volcanic ash on SBSmodified asphalt mixture

3.3 水穩(wěn)定性

現(xiàn)行規(guī)范要求采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性。浸水馬歇爾試驗(yàn)時(shí)成型標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件(正反75 次/面)，分成兩組，一組放置在60 ℃水浴中保溫48 h測(cè)其穩(wěn)定度，另外一組放置在60 ℃水浴中保溫30 min測(cè)其穩(wěn)定度，以兩組馬歇爾試件穩(wěn)定度平均值的比值，也就是殘留穩(wěn)定度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。凍融劈裂試驗(yàn)采用擊實(shí)法成型馬歇爾試件(正反50次/面)，分成兩組，一組放置在25 ℃水浴中保溫至少2 h測(cè)其劈裂強(qiáng)度，另一組先在25 ℃水中0.09 MPa真空壓力下飽水15 min，常壓下浸泡30 min，之后放入-18 ℃±2 ℃的冰箱中冷凍16 h±1 h，再放入60 ℃恒溫水浴中保溫24 h，最后放入25 ℃水浴中浸泡至少2 h后測(cè)其劈裂強(qiáng)度，以兩組試件劈裂強(qiáng)度平均值的比值作為評(píng)價(jià)指標(biāo)(試驗(yàn)結(jié)果見表5)。

表5 火山灰SBS改性瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果Table5 volcanicashandSBSmodifiedasphaltmixturewaterstabilitytestresults填料類型凍融劈裂試驗(yàn)浸水馬歇爾試驗(yàn)MS/kNMS1/kNMSo/%RT1/MPaRT2/MPaTSR/%石灰?guī)r礦粉11．7510．6790．81．2391．06986．3火山灰Ⅰ號(hào)12．2611．3292．31．2791．13188．4火山灰Ⅱ號(hào)12．4311．6593．71．2861．16690．7火山灰Ⅲ號(hào)11．9611．3094．51．2641．15591．4火山灰Ⅳ號(hào)12．6512．2696．91．2991．22594．3

表5試驗(yàn)結(jié)果表明:火山灰等量替代礦粉后，SBS改性瀝青混合料的浸水前后劈裂強(qiáng)度和馬歇爾穩(wěn)定度均明顯增大，凍融劈裂強(qiáng)度比和殘留穩(wěn)定度兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)均高于SBS改性瀝青混合料，不同種類火山灰對(duì)SBS改性瀝青混合料水穩(wěn)定性的改善程度略有差異，但總體而言，火山灰可改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性?；鹕交覍?duì)SBS改性瀝青混合料水穩(wěn)定性的改性機(jī)理在于，摻加火山灰后瀝青中的極性官能團(tuán)與過渡性金屬元素Fe3+、Ti4+、Mn4+、Cu2+、V5+、Zn2+發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)形成配位鍵，從而改善SBS改性瀝青的性質(zhì)，瀝青酸羧基(COOH) 中的氫與火山灰中金屬陽離子Ca2+、K+、Na+反應(yīng)，形成不溶于水的高價(jià)瀝青酸鹽，促進(jìn)了與瀝青的結(jié)合，提高瀝青混合料和水穩(wěn)定性。

3.4 火山灰SBS改性瀝青混合料疲勞性能

通常采用2種研究方法研究瀝青混凝土的疲勞破壞規(guī)律，即現(xiàn)象學(xué)法和力學(xué)近似法，現(xiàn)象學(xué)法采用疲勞曲線來表征材料的疲勞特性，側(cè)重于研究裂縫形成的機(jī)理以及應(yīng)力、應(yīng)變與疲勞壽命之間的關(guān)系和各種因素對(duì)疲勞壽命和疲勞強(qiáng)度的影響，試驗(yàn)操作方便，是目前普遍采用的瀝青混凝土疲勞性能行研究方法。本部分試驗(yàn)采用三分點(diǎn)加載小梁疲勞試驗(yàn)研究火山灰SBS改性瀝青混合料的抗疲勞性能，小梁試件尺寸為40 mm×40 mm×350 mm，試驗(yàn)溫度為15 ℃，加載波形為連續(xù)式正弦波，加載頻率為10 Hz，加載速率為50 mm/min，彎曲疲勞試驗(yàn)選用0.2、0.3、0.4、0.5共4個(gè)應(yīng)力比，加載模式為控制應(yīng)力方式(控制應(yīng)力的疲勞試驗(yàn)就是在重復(fù)加載的疲勞試驗(yàn)過程中，保持應(yīng)力不變，以試件的疲勞斷裂作為疲勞破壞的準(zhǔn)則，達(dá)到疲勞破壞的荷載作用次數(shù)為疲勞壽命)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 火山灰SBS改性瀝青混合料雙對(duì)數(shù)疲勞方程擬合圖Figure 3 Volcanic ash SBS modified asphalt mixture doublelogarithm fatigue equation fitting

疲勞試驗(yàn)結(jié)果表明，火山灰等量替代礦粉后，火山灰與SBS復(fù)合改性瀝青混合料的疲勞曲線雙對(duì)數(shù)擬合曲線截距K增大，曲線斜率n值減小，K值表明了疲勞曲線的線位高低，K值越大，疲勞曲線的線位越高，材料的抗疲勞性能越好；n值越大，疲勞曲線越陡，表明疲勞壽命對(duì)應(yīng)力水平的變化越敏感，可見火山灰改善了SBS改性瀝青混合料的抗疲勞性能，同時(shí)降低了混合料疲勞壽命對(duì)應(yīng)力水平的敏感性。此外與SBS改性瀝青混凝土相比，火山灰SBS復(fù)合改性瀝青混合料各應(yīng)力水平下的疲勞壽命均高于普通SBS改性瀝青混合料，疲勞壽命的提高幅度達(dá)40%，具有良好的抗疲勞特性。

4 試驗(yàn)路鋪筑

本課題依托長(zhǎng)白旅游公路路面工程四合同段，項(xiàng)目起點(diǎn)樁號(hào)為K53+100，終點(diǎn)樁號(hào)為K73+369，主線全長(zhǎng)共20.269 km。采用全封閉、四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)行車速度為100 km/h，主線整體式路基寬24.5 m，分離式路基寬12.25 m。主線、互通匝道上面層采用4 cm厚細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土AC — 13C，中面層采用6 cm厚細(xì)粒式SBS改性瀝青混凝土AC — 20C，下面層采用12 cm厚密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石ATB — 30，基層采用17 cm厚水泥穩(wěn)定碎石，底基層采用16 cm厚水泥穩(wěn)定碎石。其中，在起點(diǎn)樁號(hào)為K72+750，終點(diǎn)樁號(hào)為K80+250的路段按照復(fù)合改性方法，采用長(zhǎng)白火山灰等量替代礦粉對(duì)上面層采用4 cm厚火山灰SBS改性瀝青混凝土AC — 13C，中面層采用6 cm厚火山灰SBS改性瀝青混凝土AC — 20C，下面層采用12 cm厚密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石ATB — 30。采用火山灰等量替代礦粉，不僅節(jié)約了施工成本，而且壓實(shí)度、平整度等各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求，通過長(zhǎng)達(dá)3 a的試驗(yàn)路檢測(cè)該法有效地減少了瀝青路面的早期破壞，目前沒有明顯的車轍和開裂病害，路面使用狀況良好，可見采用火山灰SBS改性瀝青混凝土延長(zhǎng)了道路的使用壽命，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著。

5 結(jié)論

① 通過系統(tǒng)的研究和試驗(yàn)路使用性能檢測(cè)研究，證明了采用火山灰等量替代礦粉作為瀝青混合料的改性劑是可行的。

② 相比礦粉SBS改性AC～16混合料，火山灰SBS改性瀝青混合料具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性，60 ℃動(dòng)穩(wěn)定度提高最大幅度達(dá)36%，火山灰等量替代礦粉后復(fù)合改性瀝青混合料車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度隨溫度的變化規(guī)律的敏感性弱于SBS改性瀝青混合料。

③ 采用火山灰等量替代礦粉后復(fù)合改性瀝青混合料的抗彎拉強(qiáng)度普遍增大4.6%～9.2%，低溫彎拉應(yīng)變指標(biāo)明顯大于SBS改性瀝青混合料，采用火山灰與SBS復(fù)合改性方案可顯著提高瀝青混合料的低溫抗裂性。

④ 火山灰等量替代礦粉后，SBS改性瀝青混合料的浸水前后劈裂強(qiáng)度和馬歇爾穩(wěn)定度均明顯增大，凍融劈裂強(qiáng)度比和殘留穩(wěn)定度兩個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)均高于SBS改性瀝青混合料，火山灰可改善SBS改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

⑤ 火山灰SBS復(fù)合改性瀝青混合料各應(yīng)力水平下的疲勞壽命均高于普通SBS改性瀝青混合料，疲勞壽命的提高幅度達(dá)40%，采用火山灰等量替代礦粉技術(shù)降低了混合料疲勞壽命對(duì)應(yīng)力水平的敏感性。

[1] 孫立軍.瀝青路面結(jié)構(gòu)行為理論[M]．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2003. [2] 哈斯圖雅.木質(zhì)素與橡膠粉復(fù)合改性瀝青混合料路用性能研究[J].公路工程,2014,39(6)：170-175. [3] 周麗峰.BRA與SBR復(fù)合改性瀝青混合料路用性能研究[J].公路工程,2014,39(6):277-281. [4] 沈金安．高速公路瀝青路面早期損壞分析與防治對(duì)策[M]．北京:人民交通出版社，2004． [5] 李佐山.硅藻土改性瀝青混合料路用性能研究[D].長(zhǎng)春:吉林大學(xué)，2007. [6] 胡曉輝．特立尼達(dá)湖改性瀝青性熊與應(yīng)用技術(shù)性能研究[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2007． [7] 胡曉輝．特立尼達(dá)湖改性瀝青性熊與應(yīng)用技術(shù)性能研究[D].天津:河北工業(yè)大學(xué)，2007． [8] 韓偉華.復(fù)合改性纖維瀝青混合料路用性能研究[D].西安:長(zhǎng)安大學(xué),2007. [9] 封基良.纖維瀝青混合料增強(qiáng)機(jī)理及其性能研究[D].南京:東南大學(xué)，2006. [10] 孫立軍.纖維瀝青混凝土路用性能研究[D].西安:長(zhǎng)安大學(xué),2002. [11] 許淳.玻璃纖維-硅藻土復(fù)合改性瀝青混凝土性能研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2010. [12] 張興友，譚憶秋，王哲人.硅藻土化學(xué)成分對(duì)瀝青混合料高溫性能的影響因素分析[J].公路交通科技，2005,22(6)：18-20. [13] 張興友.瀝青和瀝青混合料的硅藻土改性機(jī)理研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2005. [14] 孫祖望，陳飆．橡膠瀝青技術(shù)應(yīng)用指南[M]．北京：人民交通出版社，2007． [15] 旭東，李美江，路凱冀，等．橡膠瀝青及混凝土應(yīng)用成套技術(shù)[M]．北京：人民交通出版社，2008． [16] 夏瑋．廢膠粉改性瀝青及瀝青混合料路用性能研究[D]．重慶：重慶交通大學(xué)，2009． [17] JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S]. [18] JTG E20—2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S]．

Study on volcanic ash and SBS Composite Modified Asphalt Mixture Road Performance and Modification Mechanism

HAN Juan

(Zhengzhou University of Science and Technology, Zhengzhou, Henan 450064, China)

To study The technical feasibility of the volcanic ash as the filler type asphalt modifier, Ash amount is proposed instead of mineral powder with SBS modifier for modifier, And based on rutting, low temperature bending, freeze-thaw splitting and three point loading fatigue test to study the road performance of volcanic ash and SBS modified asphalt mixture, at the same time reveals the modification mechanism of volcanic ash on SBS modified asphalt mixture. results show that： after the volcanic ash amount instead of mineral powder, high temperature stability of SBS modified asphalt mixture increase up to 36%, the mixture water stability and low temperature crack resistance increased significantly, the volcanic ash SBS composite modified asphalt mixture fatigue life under different stress level are higher than common SBS modified asphalt mixture, the fatigue life of increase rate of 40%, ash equivalent substitute mineral powder was used as modifier of asphalt mixture is feasible.

road engineering； road engineering； volcanic ash； composite modified asphalt mixture； road performance； modification mechanism

2015 — 06 — 11

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51301023)

韓 娟(1980 — )，女，河南商丘人，碩士，講師，從事巖土工程研究。

U 414.1

A

1674 — 0610(2016)06 — 0256 — 06