AC-13C型温拌沥青混合料路用性能对比试验研究

AC-13C型温拌沥青混合料路用性能对比试验研究

沥青

温拌沥青混合料WMA技术是20世纪90年代后期发展的新技术,其原理是利用温拌改性剂降低高温时沥青的粘度以使其能在相对较低的温度下进行拌和与施工。一般情况下,WMA的施工温度比普通热拌沥青混合料HMA低20~30℃,且具有与普通HMA相同甚至更优的性能。与热拌混合料相比,温拌沥青混合料具有以下优点:明显降低粉尘、废气等污染物的排放量,减少环境污染;降低能源消耗,节约工程成本;减轻施工过程沥青的老化,改善路用性能,延长使用寿命。

该文以AC-13C型级配为基础,应用EC120温拌改性剂配备改性沥青混合料,通过对温拌沥青混合料与普通热拌沥青混合料、SBS改性沥青混合料性能进行对比试验,研究分析温拌沥青混合料的路用性能。

试验原材料

集料采用辉绿岩。矿粉为玄武岩矿粉。温拌改性剂采用深圳产温拌改性剂EC120,为白色的微小片粒状固体,是一种合成直链脂肪族碳氢混合物,可掺入到沥青中,也可在拌和时直接加入到混合料中,熔点100℃,超过110℃时可完全熔解于沥青,形成栅格结构,可有效降低沥青的高温粘度,增加低温粘度。

试验用沥青采用重交南京70#石油沥青,掺加3.5%EC120温拌改性剂进行改性。可以看出:掺加3.5%EC120温拌改性剂后沥青的针入度和旋转薄膜加热质量损失减小、软化点增大,对高温性能有利,增强了其高温耐久性;延度增大,沥青的塑性增大,对疲劳性能有利;闪点增大,对安全性有利。

混合料设计

试验温度

温拌沥青混合料区别于热拌沥青混合料最大的特点是具有较低的拌和温度和压实温度,从而具有节能环保的优势。沥青的加热温度保持不变。

混合料配合比设计

选用AC-13C型级配为矿料设计级配。采用马歇尔试验方法进行配合比设计,按试验确定的最佳油石比4.7%成型70#基质沥青混合料HMA、掺量为3.5%SBS改性沥青混合料、70#基质沥青掺加3.5%EC120温拌改性剂沥青混合料WMA。结果表明:AC-13C型温拌沥青混合料的性能指标与SBS改性沥青混合料相近,比热拌沥青混合料略好。

路用性能对比分析

水稳定性

水损害是沥青路面常见病害之一,尤其在多雨地区水稳定性显得非常重要。采用浸水马歇尔试验和劈裂试验来评价3种沥青混合料的水稳定性,采用小马歇尔试件,马歇尔试验温度60℃,劈裂试验温度15℃,加载速率为50mm/min。

由上述试验结果可知:与热拌沥青混合料相比,温拌改性沥青混合料具有较高的抗拉强度比,冻融前后的抗拉强度都有所提高,其抗开裂和水稳定性得到提高;与SBS改性沥青混合料相比,温拌改性沥青混合料冻融前后的抗拉强度略低一些,但具有相当的抗拉强度比,水稳定性与之相近;EC120温拌改性剂效果良好,水稳定性满足规范要求。

低温性能

低温性能是沥青混合料的重要性能指标,低温指标不足易引起沥青路面发生低温开裂等早期病害。采用弯曲试验评价3种沥青混合料的低温性能,采用由轮碾成型后切制的长×宽×高为250mm×30mm×35mm的棱柱体小梁试件,试验温度为-10℃,加载速率为50mm/min。

试验结果可知:温拌沥青混合料WMA的低温性能指标满足规范要求;WMA相对HMA的极限弯拉应变减小,变形能力下降;弯曲劲度模量增大,应力松弛能力变弱;低温性能有所降低,温拌改性剂EC120对沥青混合料的低温性能有一定的抑制作用,但影响较小。

高温性能

高温性能是沥青混合料最重要的路用性能指标之一,现代道路建设对沥青混合料高温性能的要求越来越高。沥青混合料高温稳定性不足易引起沥青路面产生早期车辙病害,采用动稳定度评价沥青混合料的高温性能,通过车辙试验评价3种沥青混合料的高温能力,试件尺寸为长300mm×宽300mm×高100mm,试验温度60℃,车轮行走速度42次/min,轮载应力0.7MPa,试验时间60min。

可知:WMA的高温性能完全满足《公路沥青路面施工技术规范》要求,相比HMA来说动稳定度得到大幅提高,提高比例可达206%,抗车辙性能得到大幅增强;与SBS改性沥青混合料的高温抗车辙能力相差不大;若使用车辙丸等抗车辙改性剂,WMA混合料的高温性能可能得到提高。

结论

(1)温拌剂EC120对基质沥青具有降低拌和温度、压实温度的作用,达到了节能减排的目的。(2)AC-13C型温拌沥青混合料各项性能指标满足施工技术规范要求,且性能存在提高和改进的空间。(3)温拌沥青混合料WMA优于普通热拌沥青混合料HMA的路用性能,其中高温性能得到较大提升,与SBA改性沥青混合料的性能相差不大。(4)温拌改性剂EC120对沥青混合料的低温性能有一定的抑制,尚可通过掺加如抗剥落剂等来改善其低温性能,对此有待进一步研究。

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