硫磺改性沥青混合料水稳定性试验研究

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1、2014年5月第5期城市道桥与防洪科技研究243硫磺改性沥青混合料水稳定性试验研究徐骁龙，王素英，黄运(1．同济大学交通运输工程学院，上海市201804；2．上海市政工程设计研究总院，上海市200092)摘要：该文针对硫磺作为改性剂可以替代部分沥青降低混合料成本，且高温性能较好，但其水稳定性存在不足。为分析硫磺改性沥青混合料水稳定性的影响因素，通过室内试验研究了硫磺掺量、拌和温度对硫磺改性沥青混合料水稳定性的影响。结果表明，随着硫磺掺量的增加混合料水稳定性下降，结合车辙试验，推荐硫磺的掺量为30％；拌和温度对硫磺改性沥青混合料水稳定性的影响非常大，推荐拌和温度为

2、140~C。为改善硫磺改性沥青混合料的水稳定性，应使用胺类和非胺类抗剥落剂，水泥等碱性填料则会降低其水稳定性。关键词：硫磺改性沥青混合料；水稳定性：硫磺掺量；拌和温度；改善措施中图分类号：TU528．42文献标识码：A文章编号：1009—7716(2014)05—0243—030前言1试验材料与配合比沥青价格的不断上涨，大幅度增加了沥青路1．1硫磺面的工程投资，寻找价格较低的沥青替代材料已试验所用硫磺为壳牌公司生产的Thiopave硫成为研究者和投资者们最为关注的课题【1J。与此同磺改性颗粒，其硫磺含量在97％以上，另含有微量时，全球硫磺过剩，价格一直处于较低的

3、水平，且的烟雾抑制剂、增塑剂等成分，密度为1．957g／cm3。硫磺改性技术不断地得到完善，硫磺作为改性剂1．2沥青替代部分沥青的技术优越性逐渐得到体现，并得试验选用壳牌70号基质沥青，其基本技术指到了越来越广泛的重视和应用【。标见表1所列。硫磺作为沥青混合料改性剂，可与矿粉同时表1沥青技术指标一览表直接投入混合料中使用。硫磺在其熔点119℃时完全液化，且其粘度远小于同温度下沥青的粘度，与集料和沥青搅拌时，硫磺会均匀溶解在沥青中，降低沥青粘度，因此可以降低拌和温度及施工温度，相比于普通沥青混合料可以降低20～30~Ct，起到了温拌剂的作用。剩余的硫磺在混合料中冷

4、却后形成晶体，并在混合料中形成空间网状结构，在沥青路面最高温度(70～80~C)下为固体，且其模量远大于同温度下沥青的模量，故起到了提高沥青混1．3配合比合料高温性能的作用。该项试验所采用级配均为密级配沥青混合料近年来，硫磺改性技术在国内得到了一定的AC一13C，矿粉和0～3mm集料为石灰岩，其余为辉研究和应用f3_5]，硫磺改性沥青混合料体现出了比绿岩，具体级配设计如表2所列。普通沥青混合料更优异的高温稳定性，抗车辙性AC一13C普通沥青混合料的最佳油石比为能得到显著提升；但有研究[6-7]表明其水稳定性却5．2％，本文中涉及的硫磺掺量为沥青含量的20％、存在

5、一定的不足，甚至不能满足规范要求。为进一30％、40％(内掺)。硫磺加入混合料中可以作为结合步推广硫磺改性沥青混合料的应用，有必要对其料替代一部分沥青，根据等体积替换原理可以计算水稳定性能进行深入研究。因此本文基于试验，具出不同硫磺掺量下的沥青和硫磺用量，如表3所列。体分析影响硫磺改性沥青混合料水稳定性的因2硫磺掺量对硫磺改性沥青混合料水稳定素，并提出相应的改善措施。性的影响收稿日期：2014—02—172．1试验方案作者简介：徐骁龙(1989一)，男，江西南昌人，硕士研究生，研试验选用硫磺掺量分别为20％、30％、40％，究方向：道路工程。244科技研究城市道

6、桥与防洪2014年5月第5期表3不同硫磺掺量下硫磺和沥青用量一览表于《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2006)中对改性沥青混合料80％的要求，但高于对于普通沥青混合料75％的要求，同时其动稳定度为2853次／mm，略大于规范对改性沥青混合料2800次／mm的要求，但远大于对普通沥青混合料1000次／mm的要求，因此为保证硫磺的改性性能，推荐硫磺的掺量为30％。并结合普通沥青混合料进行对比。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20—2011)中3拌和温度对硫磺改性沥青混合料水稳定的方法，采用冻融劈裂试验评价硫磺改性沥青混性的影响合料的水稳

7、定性能，同时在相同硫磺掺量下，对成3．1试验方案型车辙试件进行车辙试验。试件成型时应对温度选用30％的硫磺掺量进行试验，采用冻融劈进行严格控制，石料加热温度为145oC，沥青加热裂试验方法评价不同拌和温度对硫磺改性沥青混温度为140~C，拌和温度为140oC，试件击实温度合料水稳定性的影响。试验按拌和温度130'：E、为135℃。140~C、150。【=分为三组，相应的沥青、石料加热温2．2试验结果与分析度和击实温度均根据拌和温度有所调整，具体如不同硫磺掺量下沥青混合料冻融劈裂试验和表5所列。车辙试验结果见表4所列。从表4可知，在未冻融循环前，混合料的劈裂强度随

8、着硫磺掺量的增加表5各过