硬质沥青混合料动态、静态模量的试验研究

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1、万方数据第14卷第5期2014年2月1671—1815(2014)05一0286—06科学技术与工程Science7I’echnologyandEn百neeringV01．14No．5Feb．2014@2014sci．Tech．En鹳交通运输硬质沥青混合料动态、静态模量的试验研究董雨明1，2谭忆秋1柳浩2(哈尔滨工业大学1，哈尔滨150090；北京市政路桥建材集团有限公司2，北京102600)摘要采用针入度为10／20的硬质沥青和石灰岩集料制备高模量沥青混合料，同时选择了一种PG76_2的sBs改性沥青，

2、进行性能对比。基于体积法的配合比设计完成后，采用马歇尔稳定度试验、车辙试验、三点弯曲试验、间接拉伸试验来评价硬质沥青混合料的高温性能、低温性能和水稳定性。静态回弹模量与动态复数模量均采用单轴压缩试验来完成，采用不同的加载模式，回弹模量采用7级静态加载，复数模量采用不同频率的正弦波动态加载。深入研究了温度对两种模量的影响。基于反曲函数绘制了动态模量主曲线，同时采用c01e-cole平面分析硬质沥青混合料的黏弹特征。研究认为，硬质沥青可以制备抗车辙性能优异的高模量沥青混合料，相同温度下，硬质沥青混合料的复数模

3、量均高于sBs改性沥青混合料，但37．8℃以上温度时，硬质沥青混合料的黏性流动比例较大。关键词硬质沥青回弹模量复数模量主曲线中图法分类号U416．217；文献标志码B近年来，在我国车辙变形成为沥青路面的主要病害，研究人员采用劲度大的胶结料、密实骨架级配和外加剂等来提高沥青路面的抗车辙能力，目前在我国，sBs改性沥青、sMA混合料级配和抗车辙添加剂被广泛采用。硬质沥青是一种劲度较高的胶结料，其软化点高、针入度低，具有较好的高温性能，而唯一的问题是大多数硬质沥青的延度较差，而在我国的道路沥青标准体系中，延度仍

4、然是一个评价沥青低温性能的关键指标，这就是成为制约硬质沥青推广应用的藩篱。而在美国的标准体系中已经全面采用PG性能分级体系，原有针入度体系的延度也相应地被放弃，在欧盟的标准体系中，对于硬质沥青，延度并非为强制性标准，在英法等欧盟国家，硬质沥青被广泛应用于重交通公路、机场跑道等工程。在法国，硬质沥青被用来配制高模量沥青混合料EME，高模量沥青混合料具有突出的车辙能力，在欧洲是一种最常用的路面材料¨J。实践证明，硬质沥青混合料具有优异的高温稳定性，硬质沥青是一种优质的路面抗车辙胶结料。这个问题已经受到我国学者

5、的广泛关注，已经开始引进、推广高模量沥青混合料技术，硬质沥青的推广应用也提到议事日程。而另一个值得研究的问题是硬质沥青能否配制高模量沥青混合料，由于不同的国家对高模量沥青混合料的定义不同，所以情况也有所不同，我国对硬质沥青混合料模量的研究几乎没有，本文采用针入度2013年9月10日收到，10月8日修改10／20的硬质沥青、采用密实骨架级配制备硬质沥青混合料，采用单轴压缩试验系统研究了硬质沥青混合料的静态回弹模量和动态复数模量。1材料基本性能一般情况下，高模量沥青混合料采用硬质沥青、抗压多棱角的粗集料、细集

6、料和优质矿粉填料组成，本文采用中海油公司采用氧化工艺生产的硬质沥青Penl0／20。北京地区常用最大公称粒径NMAS为19mm的沥青混合料Ac—20作为半刚性沥青路面的中面层，这种位于表面磨耗层之下的承重结构层必须具有优异的抗车辙能力，高模量沥青混合料正是具有这些特点的路面材料，在欧洲被广泛应用于路面的承重层，正如法国的EME。本文采用硬质沥青和密实骨架的级配来配制高模量沥青混合料。1．1硬质沥青沥青的炼制方法主要有氧化法、丙烷溶剂脱沥青法、调合法和直馏法等，考虑到油源和加工的经济性，在我国硬质沥青的制备

7、采用前三种，目前我国市场上的硬质沥青，由三大石油公司生产，中海油公司采用氧化工艺生产硬质沥青，中石油公司采用溶剂脱工艺生产硬质沥青，中石化公司最新研制了一种硬质沥青母粒进行调合生产硬质沥青。本文采用中海油生产的硬质沥青，技术指标见表1所示。由表1数据可知，这种硬质沥青针人度仅14mm，软化点高达68℃，而15℃的延度仅为2cm，薄膜烘箱老化后的延度更低，仅为1．3cm，这也是大部分硬质沥青所具有的特征。万方数据5期董雨明，等：硬质沥青混合料动态、静态模量的试验研究287表1硬质沥青的特征1．2硬质沥青混合

8、料在我国，最大公称粒径NMAS为19mm的沥青混合料是沥青路面中下面层最常用的混合料类型，本文采用连续密实级配和硬质沥青来制备高模量沥青混合料，级配如图1所示，关键的4．75mm筛孑L的通过率为38％。根据我国现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)，当4．75mm筛孔通过率在45％以下时，这种级配被定义为粗型级配，具有更加显著的骨架嵌挤效应，配制的沥青混合料具有较高的模量和抗车辙能力。另外，这个级配也符合美