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时间:2019-01-09
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1、外掺剂类高模量沥青混合料研究与性能分析 【摘要】本文通过沥青混合料车辙、动态模量、冻融劈裂、低温弯曲等常规性能试验,并结合NCHRP最新研究成果-重复加载永久变形试验,即流动次数试验,证明了高模量外掺剂能够提高沥青混合料的高低温性能,且不会损失抗水损坏性能。同时,与SBS改性沥青混合料相比,外掺剂类高模量沥青混合料具更好的高温抗变形能力。 【关键词】高模量沥青混凝土外掺剂流动次数动态模量 1绪论 随着国民经济的发展,道路交通量不断增大,车辙已成为我国公路沥青路面早期破损的主要形式之一。国内
2、外研究表明,提高沥青混合料的模量是解决路面车辙问题的重要手段。近年来,在采用界面改性原理的“高强度结构沥青料”提高沥青混合料的模量得到人们的广泛重视。本文选择SBS改性沥青以及国内外具有代表性的四类高模量沥青混合料外掺剂PRModule高模量沥青混合料添加剂、德国DUROFLEX辽宁路宝高模量外掺剂和SHRD高模量沥青混合料添加剂进行沥青混合料性能试验,对比五种沥青混合料的各项路用性能 2试验准备 2.1沥青 本次试验采用韩国双龙70#机制沥青和SBS改性沥青,沥青各项指标均满足规范要求。8
3、 2.2集料 试验用集料采用山东曹范10~20mm石灰岩,山东长清5~10mm、3~5mm和0~3mm石灰岩,矿粉采用长清石灰岩质矿粉,且集料各项指标均满足规范要求。 2.3高模量外掺剂 本次高模量沥青混合料性能评价采用四种高模量外掺剂,其物理指标如表1所示。 表1高模量沥青混合料外掺剂 名称 产地 样品编号 外观 粒径(mm) 密度(g/cm3) 软化点(℃) 熔融指数(g/10min) SHRD高模量沥青混合料添加剂 济南 SHRD 黑色颗粒 3~5 0.
4、92~0.988 120~160 >1 PRModule高模量沥青混合料添加剂 法国 PR-M 黑色颗粒 2~4 0.93~0.965 170 - DUROFLEX 德国 D 黑色颗粒 4.75~0.75 1.042 120~150 - 路宝 沈阳 LB 灰色颗粒8 3~5 0.92~0.98 140 >1 2.4级配 为了减小由于集料差别造成的沥青混合料性能的误差,本次试验对集料进行精筛,采用AC-20级配进行混合料试验,级配曲线尽量靠近中
5、值。采用马歇尔试验方法确定基质沥青、SBS改性沥青和基质沥青加外掺剂沥青混合料的最佳沥青用量分别为4.2%、4.2%和4.3%。 3性能研究 SBS改性沥青和推荐掺量的四种高模量外掺剂沥青混合料试验结果如表2所示。 表2高模量外掺剂和SBS改性沥青混合料试验结果 名称 外掺剂掺量(%) 动稳定度(次/mm) 冻融劈裂抗拉强度比(%) 低温弯曲破坏最大弯拉应变(με) 动态模量(15℃,10Hz)(MPa) 流变次数(60℃,138KPa,400KPa)(次) SBS 08
6、 3865 86.7 4046 11560 3276 SHRD 0.3 13285 88.3 4376 17923 7890 PR-M 0.7 11659 82.3 3769 17356 6585 D 0.3 39438 84.9 3135 14897 4036 LB 0.3 10667 81.5 2767 14779 5994 3.1高温抗车辙性能 图1不同外掺剂混合料车辙试验对比 由表2和图1可以看出,除德国DUROFLE与
7、SBS改性沥青混合料动稳定度相当外,其他三种高模量外掺剂的高温抗车辙性能均明显优于SBS改性沥青混合料。SHRD、PR-M和LB动稳定度分别为SBS改性沥青混合料的3.44、3.01、和2.76倍。 3.2动态模量 图2不同外掺剂混合料动态模量(15℃,10Hz) 由图2可知,高模量外掺剂混合料的动态模量(15℃,10Hz)明显优于SBS改性沥青混合料。由表2动态模量数据可知,SHRD和PR-M动态模量(15℃8,10Hz)相当,分别为SBS改性沥青混合料的1.55和1.50倍,均大于170
8、00MPa。D和LB动态模量(15℃,10Hz)低于上述两种外掺剂,分别是SBS改性沥青混合料的1.29和1.28倍,均大于14000MPa。 3.3流动次数 图3流变次数与各种掺加剂的关系 从上述试验结果可以看出,外掺剂类高模量沥青混合料的流动次数均高于SBS改性沥青混合料,其中SHRD沥青混合料的流变次数为7890次,为SBS改性沥青混合料的2倍以上,同时也高于其他类型的掺加剂。 3.4冻融劈裂和低温弯曲 由表2数据可知,五种混合料冻融劈裂残留强度比TSR和低温弯曲破
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