間斷級配巖瀝青高強(qiáng)BRMA-13混合料設(shè)計(jì)與性能評價(jià)

李 猛 馮雯雯

(江蘇中路工程技術(shù)研究院有限公司，江蘇 南京 211899)

間斷級配巖瀝青高強(qiáng)BRMA-13混合料設(shè)計(jì)與性能評價(jià)

李 猛 馮雯雯

(江蘇中路工程技術(shù)研究院有限公司，江蘇 南京 211899)

高灰分天然巖瀝青(BRA)是一種自然形成的瀝青材料，作為添加劑使用時(shí)能夠提高瀝青混合料的路用性能，為了充分發(fā)揮BRA的性能特點(diǎn)，拓展其應(yīng)用范圍，通過適當(dāng)調(diào)整材料組成，開展了間斷級配BRMA-13混合料的設(shè)計(jì)與性能評價(jià)研究。結(jié)果表明：間斷級配巖瀝青高強(qiáng)BRMA-13混合料具有良好的路用性能，其水穩(wěn)定性和低溫抗裂性能與常規(guī)SBS改性SMA-13混合料基本相當(dāng)，高溫性能優(yōu)于SMA-13混合料。

天然巖瀝青，BRMA-13混合料，間斷級配，路用性能

本文以常規(guī)SBS改性瀝青作為原料，并以高灰分天然巖瀝青作為添加劑，來對間斷級配BRMA-13混合料的配合比設(shè)計(jì)及性能進(jìn)行研究。通過降低瀝青和礦粉用量，不加纖維，適當(dāng)調(diào)整級配，來設(shè)計(jì)相應(yīng)的瀝青混合料。然后通過謝倫堡析漏試驗(yàn)、馬歇爾穩(wěn)定度、凍融劈裂、車轍試驗(yàn)以及低溫小梁彎曲試驗(yàn)來對間斷級配BRMA-13混合料進(jìn)行路用性能評價(jià)。最后分別從水穩(wěn)定性、強(qiáng)度、高溫以及低溫性能這四個(gè)方面，對間斷級配BRMA-13混合料與SMA-13瀝青混合料進(jìn)行性能對比。

1 BRA復(fù)合改性BRMA-13瀝青混合料設(shè)計(jì)

BRMA-13混合料中礦物集料選擇為玄武巖集料，填料為石灰?guī)r礦粉，瀝青膠結(jié)料為SBS改性瀝青，BRA作為添加劑，摻量為礦料質(zhì)量的4%，由于BRA本身具有較好的穩(wěn)定作用，因此BRMA-13混合料中無需添加纖維類的穩(wěn)定劑。

總油石比按5.0%，雙面各擊實(shí)75次制作成型馬歇爾試件，選擇的BRMA-13設(shè)計(jì)級配組成如表1所示。

表1 BRMA-13的級配設(shè)計(jì)組成結(jié)果

根據(jù)選定的級配，采用3種油石比，雙面各擊實(shí)75次成型馬歇爾試件，測得試驗(yàn)結(jié)果列于表2。

根據(jù)實(shí)際工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，選取新加SBS改性瀝青4.0%為設(shè)計(jì)油石比，換算總油石比為5.0%。

2 BRA復(fù)合改性BRMA-13瀝青混合料性能評價(jià)

2.1 謝倫堡析漏試驗(yàn)

在(185±2)℃的條件下，將混合料保溫1 h后采用燒杯法析漏測試，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。從表3中可以看出，BRMA-13混合料的析漏值均小于0.1%，未出現(xiàn)瀝青用量偏高的現(xiàn)象。

表2 瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

表3 析漏試驗(yàn)結(jié)果 %

2.2 瀝青混合料抗水損害試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)BRMA-13瀝青混合料的抗水損害性能，分別進(jìn)行了浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4，表5。

從表4,表5中可以看出，BRMA-13混合料的馬歇爾殘留穩(wěn)定度比和TSR值均滿足設(shè)計(jì)要求，抗水損害性能可以達(dá)到SMA-13混合料的性能要求。

2.3 動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)

在(60±1)℃，(0.7±0.05)MPa條件下進(jìn)行車轍試驗(yàn)以檢驗(yàn)BRMA-13瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能，動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表4 浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

表5 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

表6 車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，動(dòng)穩(wěn)定度達(dá)到9 865次/mm，遠(yuǎn)超過常規(guī)的SBS改性SMA-13混合料，這表明BRMA-13混合料的高溫抗車轍性能十分優(yōu)異。

2.4 低溫抗裂性檢驗(yàn)

通過低溫小梁彎曲試驗(yàn)評價(jià)了BRMA-13混合料的低溫抗裂性能，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

從表7中可以看出，BRMA-13混合料的破壞應(yīng)變達(dá)到2 614 με，滿足改性瀝青SMA-13混合料低溫彎曲破壞應(yīng)變大于2 500 με的變形要求。

3 BRMA-13與SMA-13瀝青混合料性能比較

為進(jìn)一步評價(jià)BRMA-13混合料的路用性能，本文將設(shè)計(jì)的BRMA-13混合料與常規(guī)的SBS改性SMA-13混合料進(jìn)行了各項(xiàng)性能指標(biāo)的對比，其中常規(guī)的SBS改性SMA-13混合料所采用的級配與設(shè)計(jì)的BRMA-13混合料一致。

分別從水穩(wěn)定性、強(qiáng)度、高溫以及低溫性能這四個(gè)方面對BRMA-13與SMA-13瀝青混合料進(jìn)行性能比較，其結(jié)果如表8所示。

表8 BRMA-13與SMA-13瀝青混合料試驗(yàn)結(jié)果匯總

3.1 水穩(wěn)定性比較

本文通過馬歇爾殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，比較了BRMA-13和SMA-13混合料的抗水損害性能，試驗(yàn)結(jié)果見圖1,圖2。

從水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果可以看出BRMA-13的MS0略高于SMA-13，而SMA-13的TSR值則略高于BRMA-13。因此我們可以認(rèn)為，BRMA-13混合料的水穩(wěn)定性與一般SMA-13混合料基本相當(dāng)。

3.2 強(qiáng)度比較

通過馬歇爾穩(wěn)定度、劈裂強(qiáng)度，評價(jià)了BRA對混合料強(qiáng)度的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖3,圖4所示。

從強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可以看出，摻加BRA以后，混合料的馬歇爾穩(wěn)定度提高了88%，劈裂強(qiáng)度提高了151%，表明摻入BRA以后可以大幅提高混合料的強(qiáng)度，改善抗變形的能力。

3.3 高溫性能比較

本文采用車轍試驗(yàn)比較了BRMA-13和SMA-13混合料的高溫性能，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

由圖5可知BRMA-13與SMA-13瀝青混合料在高溫穩(wěn)定性方面具有較為明顯的優(yōu)勢，動(dòng)穩(wěn)定度提高了56%，可以有效提高路面的抗車轍性能。

3.4 低溫性能比較

根據(jù)國內(nèi)低溫小梁彎曲試驗(yàn)方法，本文比較了BRMA-13與SMA-13混合料的低溫抗裂性能，具體結(jié)果見圖6。

從圖6中可知BRMA-13混合料的抗彎拉強(qiáng)度與SMA-13混合料相接近，且BRMA-13的抗彎拉強(qiáng)度略高；而BRMA-13混合料的破壞應(yīng)變則稍低于SMA-13混合料，但仍滿足要求。因此，可以認(rèn)為BRMA-13與SMA-13混合料的低溫抗裂性能基本相當(dāng)。

4 結(jié)語

本文通過BRA復(fù)合改性BRMA-13混合料的設(shè)計(jì)與性能研究，得到以下幾點(diǎn)主要研究結(jié)論：

1)通過降低瀝青和礦粉用量，不加纖維，適當(dāng)調(diào)整級配制備的BRMA-13混合料，可以達(dá)到SBS改性瀝青SMA-13混合料的性能要求；

2)BRMA-13混合料路用性能較好，其中高溫抗車轍性能尤為優(yōu)異，可以用于路面結(jié)構(gòu)中以提高路面的抗車轍能力；

3)與常規(guī)SBS改性SMA-13混合料相比，在水穩(wěn)定性和低溫抗裂性能方面，BRMA-13混合料與SMA-13混合料基本相當(dāng)；而在抗車轍性能方面，BRMA-13混合料具有明顯的優(yōu)勢，動(dòng)穩(wěn)定度能夠提高56%，建議用于重載瀝青路面的上中面層；此外瀝青混合料的強(qiáng)度大幅提高，馬歇爾穩(wěn)定度提高88%，劈裂強(qiáng)度提高151%。

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Designandperformanceevaluationofgap-gradedandhigh-strengthBRMA-13mixtures

LiMengFengWenwen

(JiangsuSinoroadEngineeringResearchInstituteCo.,Ltd,Nanjing211899,China)

BRA is a kind of naturally formed asphalt material. It can improve the pavement performance of asphalt mixture when used as additive. In order to give full play to the performance characteristics of BRA, and expand its range of application. The design and performance evaluation of gap-graded BRMA-13 mixture were carried out by properly adjusting the composition of materials. The results show that the gap-graded and high-strength BRMA-13 mixture has good pavement performance. The moisture stability and low-temperature anti-cracking of BRMA-13 mixture is basically at the same level as the conventional SBS modified SMA-13 mixture. And the high temperature stability is better than that of SMA-13 mixture.

natural rock asphalt, BRMA-13 mixture, gap grading, pavement performance

2017-10-06

李 猛(1983- )，男，工程師

1009-6825(2017)35-0119-03

TU502

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