返回頂部
返回首頁
返回首頁
歡迎訪問  瀝青網   | 今天是    深圳海川信息科技有限公司
瀝青網全新改版進行中! [ 登錄 ] | [ 注冊 ]
单双中特一
home 您現在的位置: 首頁 >再生瀝青>技術中心 > 詳細信息
瀝青混合料體積參數影響因素分析
2019年04月04日    閱讀量:20424    新聞來源: 瀝青路面  |  投稿

摘 要:研究了馬歇爾試驗擊實次數、短期老化、成型壓實方法、成型溫度幾種試驗條件對密級配瀝青混合料體積參數的影響。結果表明:擊實次數顯著影響密級配瀝青混合料的體積參數,隨著擊實次數的增加,馬歇爾試件的空隙率和礦料間隙率減小,試件的瀝青飽和度增加;瀝青混合料老化后的體積指標變化規律與老化前一致,隨著瀝青混合料成型溫度降低或老化,瀝青混合料的礦料間隙率和空隙率增大,瀝青飽和度減小,增加了瀝青混合料水損壞的可能性。


關鍵詞:道路工程;體積參數;短期老化;成型方法

引言

目前,馬歇爾設計法和Surperpave設計法是中國瀝青混合料配合比設計的主要方法中國瀝青網sinoasphalt.com。馬歇爾設計方法采用擊實成型,Surperpave設計方法則采用搓揉壓實成型。成型方法不同,試件的密實度不同,繼而使得最佳油石比發生變化,其中體積參數是影響混合料最佳油石比的關鍵指標之一[1-4]。


張愛芳等研究了成型方法對瀝青混合料體積參數及路用性能的影響,指出通過旋轉壓實獲得的瀝青混合料試件的空隙率、間隙率大于馬歇爾擊實試件,而瀝青飽和度小于馬歇爾擊實試件。魯正蘭等在不同擊實溫度條件下,通過對SMA-13、SUP-13、AC-13混合料和溫拌橡膠瀝青混合料進行馬歇爾試驗得出:隨著擊實溫度的降低,瀝青混合料礦料間隙率、空隙率以及流值增大,而瀝青飽和度及穩定度減小[5]。楊燕濤等比較了瀝青混合料旋轉壓實法與傳統馬歇爾擊實法對試件密度、力學性能及路用性能的影響,指出旋轉壓實法較馬歇爾法能更好地模擬車輪荷載作用,具有更優的力學性能和路用性能[6]。


2011年新頒布的《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)對瀝青混合料試件密度的測試方法、體積參數計算方法進行了補充完善,引入了有效相對密度、有效瀝青用量、有效瀝青體積率等概念,瀝青混合料由原來的三相體積計算體系轉變為新的四相體積計算體系。故本文基于現行的試驗規程和規范[7-11],通過理論分析、公式計算和試驗驗證,分析影響AC類密級配瀝青混合料體積參數的因素,為混合料設計和施工提供參考。

擊實次數和短期老化對瀝青混合料體積參數的影響

試驗采用玄武巖集料成型的AC-16C瀝青混合料,采用最佳油石比進行馬歇爾擊實試驗,在相同擊實溫度時,選擇擊實次數分別為40、50、60、75、90、100次,研究不同擊實次數對瀝青混合料體積參數的影響[12-15]。同時,為了分析現場路面混合料從出料到攤鋪過程中受瀝青老化的影響,對AC-16C瀝青混合料進行短期老化處理,對比老化前后瀝青混合料體積指標的變化情況[16]。老化處理的程序為:將拌和好的瀝青混合料置于溫度為135℃的烘箱中保溫2h,然后升溫至擊實溫度進行馬氏擊實試驗,進而測算其體積指標。擊實試驗試件的各相關指標與擊實次數的關系如圖1、2所示。從圖1、2可以看出,隨擊實次數的增加,空隙率呈線性減小,當擊實次數超過90次,空隙率基本無變化,且當擊實次數從90次增加到100次時,試件表面碎石顯著增多,說明AC密級配類瀝青混合料馬歇爾擊實次數宜小于90次。擊實次數從75次增加到90次時,老化前瀝青混合料空隙率從4.48%降為3.64%,空隙率降幅為18.8%;老化后空隙率從6.73%降為6.06%,降幅為10.0%。因此,要保持相同的設計空隙率,瀝青混合料無論是否老化,馬歇爾擊實次數高的瀝青混合料的設計油石比較擊實次數低的混合料低。

瀝青混合料體積參數影響因素分析 中國瀝青網,sinoasphalt.com
瀝青混合料體積參數影響因素分析 中國瀝青網,sinoasphalt.com

對比老化前后瀝青混合料體積參數隨擊實次數的變化曲線可知:老化前后混合料的體積參數隨擊實次數的變化規律一致,說明擊實次數對混合料體積參數的影響不隨老化而改變;但老化后瀝青混合料的試件高度大于老化前的高度,老化后瀝青混合料的空隙率大于老化前瀝青混合料的空隙率。這是因為:當油石比一定時,在高溫環境下,集料吸入了部分瀝青,使試件空隙率增大,試件的毛體積相對密度減小,有效瀝青含量降低。因此,瀝青混合料短期老化后,其礦料間隙率增大,瀝青飽和度減小。


由此可知,老化后瀝青混合料的空隙率和礦料間隙率增大,瀝青飽和度減小,可能超出規范的設計要求,易形成滲水,增加了瀝青層水損壞等破壞的可能性,且老化后瀝青混合料壓實困難,瀝青層厚將難以達到要求。因此,瀝青混合料生產后宜立即鋪筑壓實,以達到設計要求的體積指標,若保溫時間過長,鋪筑的路面各項指標將難以符合要求,應予以廢棄或者采取增加壓實次數等工藝措施。

 不同壓實方法對瀝青混合料體積參數的影響

當前通常采用馬歇爾設計法和Surperpave設計法進行密級配瀝青混合料設計。其中,馬歇爾設計法強調混合料必須保證一定的空隙率且重視密度,但試驗成型方式與現場施工條件不一致,施工時集料易被擊碎,造成級配改變。Surperpave混合料設計法把材料選擇與混合料設計集中在設計方法中,把材料特性同路面結構特性聯系起來預測路面性能,但需要大量的基礎性數據支撐和后期實踐驗證[17-18]。


本文選用玄武巖集料AC-16C密級配瀝青混合料,采用3.5%、4.0%、4.5%、5.0%和5.5%五種油石比,分別通過馬歇爾擊實方法和旋轉壓實方法成型試件,研究2種不同的成型方法對瀝青混合料體積參數的影響,試驗結果如圖3所示。


從圖3可以得出:隨著油石比的增加,試件毛體積相對密度呈增大的趨勢,相同條件下旋轉壓實試件比馬歇爾擊實試件更加密實,其毛體積相對密度均略大于馬歇爾擊實試件;旋轉壓實試件的空隙率均小于馬氏擊實試件,二者之間的差值在0.5~1.0%之間,均值為0.7%。在相同級配和油石比下,馬氏試件的礦料間隙率要大于旋轉壓實試件的礦料間隙率,二者之間的差值在0.53~0.89%之間,均值為0.69%;由于級配和瀝青含量相同,瀝青混合料試件中有效瀝青百分率僅與毛體積相對密度有關,故旋轉壓實試件的有效瀝青百分率大于馬氏試件的有效瀝青百分率;旋轉壓實試件的瀝青飽和度大于馬氏試件的瀝青飽和度,二者之間的差值范圍為2.57-3.08%,均值為2.74%。


根據上述分析可知,馬歇爾擊實成型瀝青混合料試件的過程與旋轉壓實揉搓壓密過程的集料重構不同,各檔集料在落錘的沖擊作用下主要表現為剛性接觸,產生定量空間重構需要的能量大于Super-pave旋轉壓實法,因而旋轉壓實時的壓實功大于馬歇爾擊實功。現場施工時,壓實機具的輪胎與鋪筑的混合料接觸,通過機具本身的重力和振動作用進行壓實,其機理與旋轉壓實工作機理類似,更接近柔性接觸狀態,與馬氏試驗中的剛性碰撞接觸不同,因此使用旋轉壓實進行級配設計與驗證,與生產實際的差異會降低到最小。

瀝青混合料體積參數影響因素分析 中國瀝青網,sinoasphalt.com
瀝青混合料體積參數影響因素分析 中國瀝青網,sinoasphalt.com

 成型溫度對瀝青混合料體積參數的影響

瀝青是一種黏彈性材料,具有顯著的感溫性。瀝青混合料在超過規定的壓實溫度下碾壓,容易產生橫向裂紋或推移,影響路面的平整度;碾壓溫度過低,則路面不易壓實,形成較大的空隙而誘發水損壞,影響路面耐久性。因此,本文通過不同成型溫度下的室內馬歇爾試驗,模擬不同的碾壓溫度對瀝青混合料各種體積參數的影響,分析溫度與馬歇爾試件各項體積參數的關系。采用石灰巖集料和SBS改性瀝青進行 AC-20C瀝青混合料設計,其級配見表1 ;改性瀝青混合料的拌和溫度和碾壓溫度分別為163℃和158℃ 。

瀝青混合料體積參數影響因素分析 中國瀝青網,sinoasphalt.com

 為了研究成型溫度(高溫、低溫)對瀝青混合料體積參數的影響,將 AC-20C混合料的成型溫度設為 60℃~190℃ 。確定最佳油石比為4.4% ,制備馬歇爾試件,然后按照規范要求測量混合料高度、空隙率、礦料間隙率及飽和度等體積參數,試驗結果如圖4 、5所示。

瀝青混合料體積參數影響因素分析 中國瀝青網,sinoasphalt.com
瀝青混合料體積參數影響因素分析 中國瀝青網,sinoasphalt.com

從圖4可以看出,190 ℃時馬歇爾試件高度是61.86mm ,空隙率為3.2% , 60 ℃ 時試件高度為72.19mm ,空隙率為8.5% 。高度凈增10.33mm ,空隙率增大3倍,說明隨著成型溫度的降低,試件高度和空隙率均不斷增大。


由圖5可知,隨著擊實溫度的增加,礦料間隙率呈減小趨勢,飽和度隨之增加。這是因為:瀝青的黏度隨溫度發生變化,高溫時瀝青黏度相對較小,為集料顆粒空間重構提供潤滑條件,形成良好的嵌擠,成型試件的空隙率相對較小;但當成型溫度過高時,成型試件的空隙率過小,容易導致車轍和泛油等病害;而當混合料成型溫度過低時,由于瀝青黏度大,拌和時集料表面裹覆的大量瀝青膠泥已經硬化,不但起不到潤滑作用,反而會限制集料的運動 [19-20 ] 。所以,低溫時進行壓實作業,集料間的位置不易移動,空隙率大,混合料較難密實,導致瀝青路面發生早期水損壞、車轍和網裂等病害。因此,應嚴格控制瀝青混合料攤鋪溫度和碾壓溫度,以期得到性能最優的路面。

 結語

對于馬歇爾設計法和Surperpave設計法,成型溫度對瀝青混合料的體積參數均有較大影響,在相同的級配和油石比條件下,密級配青混合料旋轉壓實試件的空隙率較馬氏擊實試件的空隙率小,采用旋轉壓實法確定的最佳油石比較馬歇爾試驗法略小。馬歇爾擊實次數對混合料體積指標的影響不隨老化而改變,無論老化與否,隨擊實次數的增加,瀝青混合料試件的空隙率和礦料間隙率都減小,試件的瀝青飽和度增加。老化后瀝青混合料的空隙率和礦料間隙率較老化前增大,而瀝青飽和度較老化前減小,增大了坑槽等路面早期病害的發生概率。

瀝青混合料體積參數影響因素分析 中國瀝青網,sinoasphalt.com瀝青混合料體積參數影響因素分析 中國瀝青網,sinoasphalt.com


標簽:技術中心再生瀝青
免責聲明: 本文僅代表作者本人觀點,與中國瀝青網無關。本網對文中陳述、觀點判斷保持中立,不對所包含內容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請讀者僅作參考,并請自行承擔全部責任。本網轉載自其它媒體的信息,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一周內進行,以便我們及時處理。郵箱:[email protected]
相關文章HOT
今日頭條Show更多
熱點排行Hot
微信關注WeChat
掃描關注微信,獲取涂料最新資訊 公眾號:中國瀝青網 您還可以直接查找
全站地圖

深圳網絡警察報警平臺 深圳網絡警
察報警平臺

公共信息安全網絡監察 公共信息安
全網絡監察

經營性網站備案信息 經營性網站
備案信息

中國互聯網舉報中心 中國互聯網
舉報中心

中國文明網傳播文明 中國文明網
傳播文明

誠信網站

深圳市市場監督管理局企業主體身份公示 工商網監
電子標識

精准单双中特王