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稳定型橡塑改性沥青混合料设计参数研究
2019年03月05日    阅读量:5186    新闻来源:中国沥青网 sinoasphalt.com  |  投稿

随着近年来交通量及重载车辆的不断攀升,沥青混凝土路面在使用初期就出现了不同程度的早期损坏现象,给行车安全带来隐患的同时也影响着经济的发展,同时也带来了大量的工业与生活垃圾,其中废旧塑料、废旧橡胶污染尤为突出。众多专家学者将废旧塑料和废旧橡胶加入沥青中以改善道路沥青的性能,取得了诸多成果,研究表明废旧塑料改性沥青主要改善沥青的高温性能,废旧橡胶沥青主要改善沥青的低温性能。作者在前期的研究工作中,将废旧塑料及废旧橡胶二者通过混炼、交联制备橡塑合金改性剂,制备出了性能优异的稳定型橡塑改性沥青,以其制备的橡塑改性沥青混合料的技术性能与SBS改性沥青类常用改性沥青混合料基本相当甚至更佳中国沥青网sinoasphalt.com


稳定型橡塑改性沥青技术具有很高的社会价值与路用性能,但目前缺乏对其混合料设计参数的综合研究。现阶段国内外较为常用的混合料设计参数为抗拉强度、抗剪强度、动态模量以及疲劳性能,本文通过室内试验方法对稳定型橡塑改性沥青混合料的设计参数进行了研究,并确定了各设计参数的推荐取值范围。


原材料及混合料设计


本文采取马歇尔方法进行稳定型橡塑改性沥青混合料设计,依据现行行业规范推荐的级配范围,设计出15种道路工程中常用的沥青混合料级配类型。选用石灰岩和玄武岩分别作为AC类沥青混合料和SMA沥青混合料的矿质骨料,以石灰岩矿粉作为填料,以木质素纤维作为SMA沥青混合料的纤维稳定剂。


可见稳定型橡塑改性沥青的SHRP性能分级达到了PG76-28,较常用的SBS改性沥青、道路石油沥青具有更广的温度适用性。


试验结果与分析


本文通过室内试验分析细粒式沥青混合料、中粒式沥青混合料、粗粒式沥青混合料稳定型橡塑改性沥青混合料各6组试件的抗拉强度、抗剪强度、动态模量以及疲劳性能,并与相对应粒径的常用级配SBS改性沥青混合料进行对比,分析稳定型橡塑改性沥青混合料设计参数指标。


抗拉强度


采用沥青混合料劈裂试验,以混合料劈裂抗拉强度RT作为评价稳定型橡塑改性沥青混合料抗拉强度的指标。试验控制温度为15℃,加载速率为50mm/min


可知,对于细粒式、中粒式、粗粒式混合料结构类型,稳定型橡塑改性沥青混合料抗拉强度指标均已经超越SBS改性沥青混合料的抗拉强度技术指标,表明稳定型橡塑改性沥青混合料有着优异的抗拉强度。


抗剪强度


采用单轴贯入试验,由试件发生破坏极值点压力值求得试件的破坏极值点强度作为混合料抗剪强度Rτ。试验控制温度为60℃,加载速率为1mm/min。一般认为混合料的抗剪强度受到混合料成型后空隙率影响较大,本文选取空隙率大致控制在4.0%±0.5%的混合料进行对比研究。


可知,对于细粒式、中粒式、粗粒式混合料结构类型,稳定型橡塑改性沥青混合料抗剪强度指标均已经超越SBS改性沥青混合料的抗剪强度技术指标,表明稳定型橡塑改性沥青混合料有着优异的抗剪强度。


态模量


本文依据试验方法,利用基本性能试验系统对稳定型橡塑改性沥青混合料的动态模量进行研究。一般认为20/10Hz的荷载频率可以比较真实地模拟沥青混凝土路面实际工作过程中车辆荷载对沥青混凝土路面结构的加载过程。


可知,与SBS改性沥青混合料相比,稳定型橡塑改性沥青混合料20℃、10Hz动态模量分别提高了11.2%17.5%18.6%18.5%,有了较大幅度的提升,表明稳定型橡塑改性沥青混合料动态模量指标优异。


疲劳性能


采用沥青混合料四点弯曲疲劳寿命试验来研究混合料的疲劳性能。试验控制温度为20℃,荷载频率为10Hz,采用偏正弦加载波形,荷载控制模式为常应变模式,将劲度模量下降为初始劲度模量的50%的循环作用次数定义为沥青混合料的疲劳强度。控制3种常应变水平对稳定型橡塑改性沥青混合料的疲劳性能进行研究。


可以得出,稳定型橡塑改性沥青疲劳性能与SBS改性沥青混合料疲劳性能基本相当,尤其在低应变水平下两种混合料的疲劳性能十分接近。综上所述,稳定型橡塑改性沥青混合料有着良好的疲劳性能。


混合料设计参数取值范围推荐


路面材料的设计参数变异性服从同一分布,且多数同时服从正态分布。本文结合数理统计相关知识,计算得到稳定型橡塑改性沥青混合料设计参数在置信度为95%条件下的推荐范围。


结语


本文设计了15种工程常用级配类型的稳定型橡塑改性沥青混合料,并基于室内试验研究了该种混合料的设计参数,得到以下结论。


(1)稳定型橡塑改性沥青混合料的各项设计参数指标基本等同甚至优于SBS沥青混合料,表明其有着良好的技术性能。


(2)结合数理统计的方法,推荐稳定型橡塑改性沥青混合料设计参数的取值范围,该范围可供工程设计参考选用。


标签:道路建设技术中心改性沥青
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