隔熱瀝青混凝土性能研究

摘 ? ? ?要： 為緩解瀝青路面的高溫車轍病害，優(yōu)選多種原材料，制備了具備隔熱降溫屬性的瀝青混凝土路面材料，借助氙弧燈耐候試驗箱系統(tǒng)研究隔熱瀝青混凝土的隔熱降溫功效，全面研究隔熱瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)性等路用性能。試驗結果表明：隔熱瀝青混凝土具有良好的隔熱降溫性能，為隔熱瀝青混凝土在道路領域的普及應用提供依據。

關 ?鍵 ?詞：道路工程;隔熱瀝青混凝土;隔熱功效;路用性能

中圖分類號：TQ177.6+3 ? ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2020）05-0818-03

Abstract： For the purpose of mitigating the high temperature disease of asphalt pavement， a few kinds of raw materials were selected， and thermal insulation asphalt concrete was prepared. The thermal insulation performance was systematically studied through using climate resistance test machine. The road performance was studied by testing its high temperature stability， water resistance performance and so on. The results showed that thermal insulation asphalt concrete had good thermal insulation performance， which can lay a solid basis for the application of thermal insulation asphalt concrete in the road industry.

Key words： Road engineering; Thermal insulation asphalt concrete; Thermal insulation performance; Road property

高溫病害是瀝青路面病害的主要類型之一[1-2]。在高溫狀況下，瀝青材料逐漸由彈性轉變?yōu)樗苄誀顟B(tài)，其承載能力大幅度下降[3]。在外界行車荷載的反復作用下，輪轍部分的瀝青混合料密實度會不斷提高，產生不可逆的車轍病害，對于瀝青路面的結構造成不可逆病害，嚴重影響瀝青路面的路用性

能[4]。針對于瀝青混凝土路面的高溫病害，國內外研究人員及學者提出了隔熱瀝青混合料，作為應對瀝青路面高溫病害的重要對策之一[5-7]。對于隔熱瀝青混凝土，國內外研究現狀主要為：雷雨滋等[8]評價了熱阻瀝青混合料的降溫效果及路用性能;時建剛等[9]研究了鋼橋面澆注式瀝青混凝土鋪裝層隔熱性能;Liu等[10]研究了隔熱瀝青混凝土的力學性能;Zhang等[11]研究了改性瀝青混凝土的力學性能及熱阻性能。因此，為了能夠更好地緩解瀝青路面的高溫病害，應針對隔熱瀝青混凝土的應用效果展開深入研究。

本文優(yōu)選多種原材料制備了隔熱瀝青混凝土，系統(tǒng)研究隔熱瀝青混凝土的隔熱降溫功效，全面研究隔熱瀝青混凝土的高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)性等路用性能，系統(tǒng)評價了隔熱瀝青混凝土的隔熱降溫功效及各項路用性能，為隔熱瀝青混凝土在道路領域的普及應用提供依據。

1 ?隔熱瀝青混凝土制備

1.1 ?原材料組成

1.1.1 ?熱阻改性劑

本文主要采用煅燒鋁礬石和蛭石粉等兩種不同類型的隔熱材料作為熱阻改性劑進行隔熱瀝青混合料的制備，其中所選用煅燒鋁礬石粒徑為4.75 ～9.5 mm，而蛭石粉細度具體為300目。熱阻改性劑的應用方式為替換對應粒徑的集料或填料，其中煅燒鋁礬石的摻加量為礦料總質量的6.5%，蛭石粉摻量為礦料總質量的8.5%。鋁礬石和蛭石粉的技術性能指標如表1和表2所示。

1.1.2 ?瀝青

本文選用SBS（I-C）改性瀝青作為主要的膠結材料，其實際檢測技術性能指標主要如表3所示。

1.1.3 ?集料

集料主要采用玄武巖碎石，依據公路瀝青路面施工技術規(guī)范（JTG F40-2004）的要求對集料進行檢測，其技術指標值如表4所示。

1.1.4 ?填料

本文采用的填料主要為石灰石礦粉，其實際測試的技術性能指標主要如表5所示。

1.2 ?級配信息

本文主要選擇常用的SMA-13級配進行隔熱瀝青混合料的制備，SMA-13的級配設計曲線在規(guī)范的上下限值之間，接近于規(guī)范中值，無超限狀況出現，在部分篩孔通過率略高于規(guī)范中值。采用級配條件下的最佳油石比為6.3%。SMA-13的具體級配組成如下圖1所示。

1.3 ?制備方法

隔熱瀝青混合料的制備主要采用替代集料的方法，即將熱阻改性劑替代相應粒徑的集料或礦粉進行瀝青混合料的制備。隔熱瀝青混合料的具體制備流程如圖2所示。

2 ?隔熱瀝青混凝土性能研究

2.1 ?隔熱瀝青混凝土隔熱性能

采用設計級配及最佳油石比成型標準尺寸車轍板（30cm×30cm×5cm），在車轍板試件底部切割直徑為1 cm，高度為0.3 cm的圓柱形小孔，在孔內鑲嵌溫度傳感器探頭，并采用細質冷補料填補，待試件強度形成后放置于氙弧燈耐候試驗箱內（兩盞氙弧燈，強度為10 W/m2）進行隔熱性能測試。測試起始溫度選定為25 ℃，測試時間選為4 h，每半小時對試件的表面底部溫度進行讀取，并對數據進行處理。對照試件為未摻入熱阻改性劑的車轍板試件。隔熱性能測試結果如圖3所示。

由圖3分析可知，在4 h的測試過程中，隨著照射時間的逐漸延長，試驗試件底部溫度逐漸上升，隔熱瀝青混合料試件和普通瀝青混合料試件底部溫度上升變化趨勢基本一致;在試件溫度上升過程中，隨著照射時間的延長，隔熱瀝青混合料試件的隔熱性能呈現出先升高后下降的趨勢，在2.5 h時隔熱性能達到峰值，具體為5.9 ℃，當照射時間大于2.5 h時，隔熱降溫性能逐漸下降，隔熱性能變化趨勢近似于三次多項式。

隔熱降溫性能的變化趨勢呈現出先升高后下降的趨勢，這主要是由于在照射初期熱量的傳輸僅在試件的上半部分，隔熱改性劑能夠對熱量形成明顯的熱阻隔離層，從而保證了隔熱降溫性能的良好發(fā)揮;但隨著照射試件時間的逐漸延長，熱量的堆積逐漸造成熱量突破熱阻層，進入到試件的底部，因此隔熱降溫效果出現了一定程度的下降。

2.2 ?隔熱瀝青混凝土路用性能

根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011），采用隔熱瀝青混合料及普通瀝青混合料制成相應的試驗試件，分別進行高溫穩(wěn)定性試驗、凍融劈裂試驗、浸水馬歇爾試驗及低溫小梁試驗，全面評價隔熱瀝青混合料的高溫、低溫及水穩(wěn)性能等路用性能。路用性能試驗結果主要如表6所示。

由表6分析可知，隔熱瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及水穩(wěn)定性均能夠滿足《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTGF40-2004）的相關要求，同時，隔熱瀝青混合料的各項路用性能與未摻入熱阻改性劑的普通瀝青混合料基本一致，這表明熱阻改性劑對于瀝青混合料路用性能影響較小，可忽略不計。

3 ?結 語

（1）隨著太陽光照時間的延長，隔熱瀝青混合料試件的隔熱性能呈現出先升高后下降的趨勢，在2.5 h的測溫節(jié)點隔熱瀝青混凝土的隔熱性能達到峰值，具體為5.9 ℃。

（2）隨著光照時間的逐漸延長，熱量的堆積導致其突破瀝青混凝土熱阻層，傳遞進入瀝青混凝土底部，在一定程度上造成了隔熱瀝青混凝土隔熱降溫功效的下降。

（3）隔熱改性材料的摻入并未對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及水穩(wěn)定性等路用性能造成不良影響，相應的測試結果均能滿足《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTGF40-2004）的要求。

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