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专题报道
冷拌超薄沥青混合料路用性能研究
发表时间:2018-03-01  浏览次数:2401

超薄磨耗层沥青混合料起源于法国其严格的集料空间组成和良好的改性沥青胶结料使之具有改善路表功能提高安全性和延长道路使用寿命等优点其一般厚度为15~25mm主要用于高等级公路的罩面其作为热拌沥青混合料的一种在具备良好路用性能的前提下必然存在高能源消耗的短板且受到自然季节气温的影响施工窗口期的作业也会一定程度上受到限制

采用乳化沥青制作的冷拌沥青混合料是在常温下进行拌和施工的路面材料具备节能低碳的重要特征在节约资源和降低造价上优势巨大是未来新修沥青路面及其维修养护的重要选项将超薄磨耗层的级配和乳化沥青胶结料进行组合获取的冷拌超薄沥青混合料是对传统热拌超薄沥青混合料的一种低碳尝试如果其路用性能能够满足相关规范要求那么将会为路面维修养护提供一种新的选择本文采用胶体磨自制乳化沥青通过修正的马歇尔试验方法进行配合比设计外掺SBR胶乳进行沥青改性通过冷拌超薄沥青混合料的路用性能测试验证其可行性

原材料

乳化沥青

本试验所采用的乳化沥青为实验室胶体磨自制试验选用AB两种乳化剂采用稀浆混合料拌和试验确定乳化剂掺量和皂液pH对不同乳化剂掺量和皂液pH值做对比试验最终选取最佳的比例

经检测所研究开发的两种乳化沥青各项指标均能满足道路用乳化沥青技术要求

矿料

配合比组成设计

本研究选用3种级配作为设计级配为对3种级配进行对比统一选取级配中值作为设计级配 

由于乳化沥青是一种含水的黏结材料因而具有不同于普通热沥青的特性这些特性决定了用乳化沥青混合料铺筑的路面具有与热拌沥青混合料铺筑的路面不同的形成机理因此在试验方法中也需要考虑其特性采取相应的成型和养护措施本文采用高温加速养生方式采取修正的马歇尔设计方法以确定最佳油石比

冷拌超薄材料层性能验证

高温性能

本试验采用外掺SBR胶乳进行沥青混合料的改性然后采用我国规范推荐的轮辙试验来对其做出评价

我国公路工程沥青路面施工技术规范要求非改性沥青混合料的高温动稳定度为SMA时应不小于1 500/mm其他沥青混合料应不小于1 000/mm改性沥青混合料SMA应不小于3 000/mm其他应不小于2 800/mm可知无论采用哪种乳化剂SMA-10和两种级配均能很好满足规定要求UTAC-10的高温稳定性能均显得不足此外采用A乳化剂的沥青混合料高温性能要稍微强于B乳化剂加入胶乳后的沥青混合料动稳定度比不加胶乳增加一倍以上

低温性能

评价沥青混合料低温抗裂性能的试验方法有很多本文采用我国规范推荐的低温弯曲试验来评价冷拌沥青混合料的低温抗裂性能评价指标主要是破坏应变按照马歇尔试验确定试件密度成型车辙板试件并将试验件切割成30mm×35mm×250mm的标准小梁试件试验温度为-10加载速率为50mm/min在从美国进口的UTM-100材料试验机中进行小梁3点弯曲试验

我国公路工程沥青路面施工技术规范要求非改性沥青混合料的低温弯曲应变应不小于2 000个微应变改性沥青混合料的低温弯曲应变应不小于2 500个微应变可知破坏应变较小不满足低温性能要求乳化剂本身对混合料低温性能影响较大A乳化剂沥青混合料的低温性能比B乳化剂明显要强许多使用A乳化剂时SMA-10UTAC-10的低温性能均能达到规范要求而采用B乳化剂时明显不能满足规范要求

抗水损性能

本试验采用冻融劈裂试验来评价其抗水损性能

我国公路工程沥青路面施工技术规范要求非改性沥青混合料的冻融劈裂强度比应不小于75%改性沥青混合料的冻融劈裂强度比应不小于80%可知不加胶乳情况下A乳化剂拌和的沥青混合料明显强于B乳化剂加胶乳后B种乳化剂下UTAC-10的抗水损较A乳化剂要好两种级配下A乳化剂拌和的沥青混合料依然强于B乳化剂

抗滑性能

为检验设计的冷拌沥青混合料抗滑性能参照公路路基路面现场试验规程中摆式仪测定路面摩擦系数试验方法对车辙板进行检测试件尺寸为300mm×300mm×50mm采用液压车辙成型机碾压成型成型养生2d后在20环境温度下进行试验可知两种乳化剂3种级配的冷拌沥青混合料的摆值均满足技术指标且差异不大即其抗滑性能均满足规范要求

结语

本研究进行了室内冷拌超薄沥青混合料的性能测试分析选用了两种乳化剂和3种常用的超薄层级配综合高温性能低温性能水稳定性以及表面抗滑性能测试得到的结论如下

(1)乳化剂和级配类型同时影响冷拌料路用性能只有A乳化剂和SMA-10型级配能够完全满足各项性能测试指标要求因此在施工之前需要做好乳化剂和级配选型工作

(2)限制冷拌超薄罩面层级配选用的不是高温  性能和表面抗滑性能而是水稳定性能和低温性能其中B型乳化剂生产的乳化沥青拌和所得混合料低温性能表现方面无法满足要求且水稳定性方面普遍偏低接近规定值影响沥青混合料低温性能的因素主要是乳化剂品种

(3)结合试验过程冷拌超薄罩面沥青混合料的性能需要在兼顾高温性能的前提下优先保证水稳定性能和低温性能也即解决乳化沥青和石料的界面裹覆问题尚待加强研究


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