高模量沥青混合料设计与性能评价.pdf

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1、论文THESIS高模量沥青混合料设计与性能评价文/山东省烟台市公路局杨涛由于交通量激增以及重载、超载等因素，沥青路面的高模量沥青混合料改性剂及沥青混合料配合比车辙病害日趋严重。发生车辙病害的路面由于轮迹处的车设计辙变形，路面的使用功能降低，行车舒适性和安全性也受本文采用的高模量改性剂的主要成分为PE类高分子聚到影响。研究表明，车辙在很大程度上是剪应力作用下沥合物，其作用原理为提高沥青混合料中沥青的粘度，并在青混合料塑性流动的结果。发生车辙病害的沥青路面结构拌和时改性剂产生加筋作用，从而提高沥青混

2、合料的模量。中，沥青面层的永久变形量占路面车辙总量的70%以上，试验采用AC-13和AC-20两种常用的沥青混合料类并且其比重随沥青层厚度的增加而增大。因此，防治沥青型，设计级配如表1所示。所用石料为石灰岩，填充料路面车辙病害的关键在于控制面层沥青混合料的永久变为石灰岩磨制矿粉，采用的沥青为70#道路石油沥青，形。对此，国内外学者进行了大量的研究工作，其中一种设计沥青用量分别为4.7%(AC-13)和4.3%(AC-20)，改性有效方法是采用高模量沥青混合料(HighModulusAsphalt

3、剂的掺量分别为0%、0.3%和0.5%。Concrete,HMAC)，即通过提高沥青混合料的模量提高路面的抗车辙能力。目前，国际上提高沥青混合料的模量主要试验结果及分析通过采用硬质沥青和外掺添加剂等方式实现。本文采用某路用性能类型沥青混合料高模量改性剂，设计了AC-13和AC-20分别以车辙试验、弯曲试验和冻融劈裂试验评价高模两种高模量沥青混合料，并通过室内试验评价了混合料的量沥青混合料的路用性能，试验结果列于表2、表3、表路用性能和力学性能。4所示。表2中，车辙试验温度为60℃时，改性剂0.3

4、%不同筛孔的矿料通过率(%)级配类型26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075AC-13100100989380463222151196AC-201009893816539261611875表1两种沥青混合料的设计级配动稳定度(次/mm)级配类型改性剂掺量(%)级配类型改性剂掺量(%)弯拉应变(με)60℃70℃0255802293-AC-130.37675-AC-130.329800.517159-0.5258002396-02260AC-200.38

5、6752328AC-200.326430.51949638940.52334表2车辙试验结果表3弯曲试验结果104ChinaHighwayP100-120论文201713-kd.indd10417/7/14下午7:15级配类型改性剂掺量(%)劈裂强度比(%)级配类型改性剂掺量(%)疲劳寿命(次)082068242AC-130.393AC-130.31415260.5940.5192685078058273AC-200.385AC-200.31213250.5870.5154207表4冻融劈裂试验

6、结果表5疲劳试验结果掺量和0.5%掺量的动稳定度，分别比未掺加改性剂时提沥青混合料的相位角表征其粘性成分和弹性成分的高了234.7%和648.3%，试验结果也均高于常用的高模量相对大小，相位角增加表示材料的粘性性质增加。研究表改性剂；70℃时，0.3%掺量和0.5%掺量的试验结果仍可明，温度较低时沥青混合料的相位角随着荷载频率的增加达2328次/mm和3894次/mm，表明改性剂可显著提高沥而减小；温度较高时，相位角随着荷载频率的增加而增大；青混合料的高温性能。由表3可以看出，添加改性剂的沥中等

7、温度时相位角随着频率的增加先增大后减小。图2中，青混合料的弯拉应变与空白样相比有所增加，表明改性剂两种高模量沥青混合料的“中温”状态比普通沥青混合料对沥青混合料的低温性能也有一定的改善作用，但0.3%和改性沥青混合料提高了15℃至20℃，这也体现了高模掺量时的改善效果优于0.5%掺量。由表4的冻融劈裂试量沥青混合料在抵抗车辙病害上的优势。验结果可以看出，掺加改性剂后，沥青混合料的劈裂强度比未掺加改性剂混合料的劈裂强度提高了7%至12%，表明改性剂有助于提高沥青混合料的水稳定性。采用四点疲劳试验评

8、价高模量沥青混合料的疲劳性能。疲劳试验在20℃下进行，采用应变控制模式，应变水平取为400με，荷载频率为10Hz。取试件劲度降低图1高模量沥青混合料动态模量的测试结果到初始劲度50%时的加载次数作为疲劳寿命。表5所示为疲劳寿命的试验结果，可见掺加改性剂后，两种沥青混合料的疲劳寿命均得到明显提高。力学性能利用SPT测定了0.5%改性剂掺量时，AC-13和AC-20高模量沥青混合料的动态模量

9、E*

10、和相位角φ。试验依图2高模量沥青混合料相位角的测试结果据NCHRP方法进行，试验温度分别取5℃、15