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文档简介
附件A 译文用于长寿命沥青路面的高模量沥青混合料的性能评价Hyun Jong Lee a,1, Jung Hun Lee a,2, Hee Mun Park b,*土木及环境工程部门,Sejong大学,首尔,韩国等公路研究部,韩国的施工技术研究所,2311,Daehwa-Dong,Ilsan-Gu,Goyang-Si,Gyeonggi-D 411 - 712年,朝鲜共和国摘要:本文介绍了用于长寿命沥青路面这一研究的高模量沥青粘结剂(HMAB)和混合料(HMAM)室内和全尺寸性能测试的研究结果。对HMAB,首先进行粘合剂的各种测试,结果表明的HMAB劲度相比传统的不改变低温性能的粘合剂显著增加。对混合料的室内测试有动态模量、水稳定性、轮辙和疲劳测试。动态模量试验结果表明:在高温时HMAM的模量比常规混合料高一半;性能测试结果表明:HMAM对水分、车辙和疲劳损伤的抵抗性能比传统混合料好。同时从全尺寸试验中发现采用HMAM的沥青层底部拉伸应变值比采用常规混合料的低,尽管采用HMAM的沥青层厚度比传统的薄。HMAM部分的所有拉伸应变值均在长寿命沥青路面疲劳标准即疲劳极限70个微应变之内。和室内轮辙测试结果相似,厚HMAM试验段的车辙深度低于常规路面段的1/2关键字:高模量沥青粘结剂;高模量沥青混合料;长寿命沥青路面;动态模量1引言在韩国沥青路面预期寿命通常被设计为20年。也就是说一个沥青路面过了20年的服务期间如果出现严重的结构性失效,路面应该重建来获得初始其结构能力。然而,由于交通量的显著增加和预算不足,在韩国大部分旧路面已采用加铺5厘米厚结构层部分修复代替重建。一般来说,在洗铇加铺恢复路面性能之前,新建路面的使用期超过十年。然而,经过第一次修复之后,路面的使用寿命越来越短因为路面持续失去结构承载力的主要原因是发生在沥青层的累积损伤。因此,如果现有路面有严重的疲劳开裂和变形,从结构和经济的角度看加铺覆盖来延长使用年限可能是无效的。为了克服上述问题,在本研究中考虑了由Nunn等提出的长寿命路面理论。长寿命路面是一种至少持续40年不会出现重大结构加固设计的路面。延长路面使用年限的基本方法是增大沥青层模量或沥青基层厚度,并极大限度的降低沥青混凝土层底的拉应变和路基顶部的压应变来减少可能出现的结构问题。这样我们可以防止表层内的主要路面病害。在整个设计年限唯有定期修复表面层是可能需要的。图一显示了一个典型的长寿命沥青路面断面,正如数据显示,该路面的沥青层由抗车辙、抗渗、耐磨损的表层和有抗车辙性能和耐久的基层组成。对长寿命路面,它倾向于使用高模量沥青混合料的基础层而不是增加基础厚度减少对自然资源的浪费并避免路面和上层建筑之间的清洁问题。一个增沥青混合料结构刚度的典型方法是使用高模量沥青粘结剂,如法国研发的硬沥青粘结剂。因此,发展高模量沥青粘合剂将是成功实现长寿命沥青路面设计理念的关键因素。本研究的主要目的是发展高模量沥青粘结剂(HMAB)和混合料(HMAM)适用于沥青基层做为长寿命沥青路面。为了评价高模量沥青粘结剂(HMAB)和混合料(HMAM)的性能特点如疲劳开裂和永久变形进行了各种实验。实验室试验中,一个全面性能测试来评估长寿命沥青路面结构能力和路面使用性能。图一、一个典型的长寿命沥青路面断面2、高模量沥青粘结剂的发展如上所述,长寿命路面的基本设计理念是减少潜在的病害(例如疲劳裂缝和永久变形)并圈定了路面结构表面层的路面病害。它可以通过增加沥青基层厚度或刚度实现,与增强沥青层厚度相比,增加基底层刚度可能会更符合成本效益。保持沥青混合料的抗裂性也是很重要的。在本文中,长寿命沥青路面中应用基本材料提到HMAB的研究过程。对于目前首次先进的HMAB技术的研究进展进行了综述,然后进行各种粘结剂试验来证明HMAB是最适合的。法国是一个生产商业硬沥青粘结剂(在25时渗透价值低于30)的领先国家之一。从1980年开始开发和生产硬等级沥青粘结剂,1990年的生产量是39000吨2000的生产量是1000000吨。硬等级沥青粘结剂早起生产采用发泡工艺。然而,这些沥青粘结剂往往更脆,还很有可能发生疲劳开裂。因此,真空蒸馏和propane-precipitated -沥青等新技术已经应用于生产硬等级沥青来改善已铺好沥青的抗疲劳开裂性能。在这项研究中,使用高沸点石油和聚合物来生产HMAB。高沸点石油是第一个被添加到传统的沥青中来提高粘结剂粘结刚度的。结果高沸点石油成功的提高了粘结剂的刚度但使其变得更脆。为了降低脆性开裂的可能性,在混合粘结剂中加入4%的苯乙烯丁二烯苯乙烯聚合物(SBS)。利用聚合物可能会提高粘结剂的抗开裂和抗车辙性能。一种能够在沥青和聚合物之间产生化学键的添加剂也被用来防止它们的分离。由于长寿命沥青路面的设计年限至少是40年,常常存在高模量基础结构暴露在潮湿的空气中。因此,粘结剂中添加一种液态的抗剥离剂来减轻水分引起的损害。3实验室测试进行了各种实验室实验来评估HMAM的性能。在进行性能测试前,首先进行粘结剂实验比较常规粘结剂和改性粘结剂的特性。实验室测试包括动态模量,水稳定性,抗车辙和间接拉伸疲劳测试。3.1沥青粘结剂测试为了评价粘合剂的物理和力学性能对常规粘合剂,SBS改性粘合剂和HMAM分别进行实验测试。主要实验结果列于表一,为了比较,法国硬等级沥青的典型性能也列于此表。如表所示,在20时HMAB的渗透纸低于30。其动态模量比传统的沥青粘结剂和聚合物改性沥青粘合剂大三倍,但是比法国硬等级沥青稍小一些。HMAM的破裂温度是8,而常规粘结剂的破裂温度是11,这表明粘结剂的耐低温抗裂性随刚度的增加而降低。总的来说,和法国硬等级沥青相比HMAM的渗透性、软化点温度、破裂点温度还是令人满意的。3.2材料和样品制备制作两种沥青混凝土样品,分别用普通沥青和高模量沥青。普通沥青的渗透等级为6070,高模量沥青为2030。表一列出了两种粘结剂的物理力学性质。如图2所示,只有一种矿料级配被选中。从图中可以看出选用的是一种集料最大公称粒径为25mm的标准密集配。这一级配范围在韩国许多地方被广泛应用。表1沥青粘结剂性能比较性能 PG 64-22 PMA HMAB 法国硬等级沥青35/50a 10/20b25渗透值,(分米)70 63 28 35/50 10/20软化点(度) 48 100.3 89 62 70破裂温度11 18 8 +3至815度时动态模量 7.1 7 21 34.5 4090(MPa) aa 渗透值为3050分米 b渗透值为1020分米 通过百分比筛孔尺寸(毫米)图二:骨料级配结合以上描述的两种粘结剂和一种密集配,为实验室测试准备两种沥青混合料(普通混合料和HMAM)。根据马歇尔试验确定最佳沥青含量。在孔隙率为5%的情况下沥青最佳含量分别为4.5%和4.7%。后来通过试验路段的全面性能测试对这一结论进行了修改。试验路段所采用的材料和实验室测试所用的完全相同。从试验段提取的沥青含量分别为4.5%和4.8%。直接从试验段钻心取样进行动态模量试验。样品为直径150mm高50mm的圆柱体。用于水稳定性试验的样品采用马歇尔压实,用于拉伸疲劳试验的采用旋转式压实机压实。水稳定性试验样品压实后的孔隙率为68%。疲劳试验样品为直径150mm高50mm的圆柱,用于车辙试验的样品为300mm300mm50mm,采用平板压实机压实。经过反复试验确定达到标准孔隙率的压实强度。首先,分别用每一种混合物制备一至两个样品并测量其孔隙率以满足规定的孔隙率。如果不满足应进行调整,使误差不超过0.5%。3.3。动态模量实验从动态模量实验中测定沥青混合料的线性粘弹性能。在三中不同的温度下进行(5、15和30)间接拉伸实验,每一种温度又对应四种不同的频率(20、10、0.5和0.1赫兹)。图三显示的是试验温度为15时的动态模量主曲线。基于时间温度轴线重合原则将单个的动态模量数据在不同温度下沿频率轴水平移动建立主曲线。从数据中可以看出HMAM的动态模量高于普通混合料,尤其在低频率的情况下。根据时间温度坐标轴重合原则,低频率对应较高温度。在高温下HMAM的动态模量急剧增加可能是混合物中加入了高沸点石油和聚合物的原因。高沸点石油增大了粘结剂的刚度,聚合物增加了粘结剂的弹性。图三:15下的动态模量曲线3.4水稳性试验根据ASTM D4867-92里介绍的实验方法评价沥青混合物的水稳定性。分别对普通粘结剂和HMAM进行干、湿拉伸强度测试,实验结果列于表2,并用拉伸强度比(TSR)表示沥青对有害水分的抵抗性能.。众所周知,拉伸强度比值大的沥青混合物能更好的抵抗水损害,大部分路面机构声称在他们的设计规范中比值应大于70-80%。表2显示,两种混合物的拉伸强度比值均大于80%满足设计规范。然而,HMAM的比值为(98.3%)大约比普通沥青 (88.5%)高10%。而HMAM对水损害有这么高的抗性可能是由于加入了抗剥离剂的原因。表 2水稳定性试验结果混合物 干 湿 TSR (%) - -空隙率 (%) 压强(kPa) 空隙率(%) 压强(kPa) 普通沥青 6.19 1070.9 6.24 948.3 88.54HMAM 6.36 1515.1 6.35 1489.6 98.323.5轮辙试验日本Tanifuji机械工业科技有限公司研发的轮辙试验仪应用于KS F2374的测试程序。一轮载1.37KN轮胎接触压力628kPa的车轮在60以每分钟42次的频率经过300mm300mm50mm的板块试件。轮辙试验是评价沥青混合料在高温条件下永久变形特性。轮辙试验结果列于表3。表3 轮辙试验结果普通沥青 HMAM车辙深度 (mm) 7.28 2.79荷载次数(周期) 20,000 20,000轮载 (N) 1372 1372动态模量 (N/mm) 2747 7168图4显示了两种粘结剂车辙深度随荷载作用次数的变化关系,经过20000个周期后普通沥青试样有一个最大车辙深度约8mm,而HMAM车辙深度仅有2.5mm而且荷载重复作用5000次后车辙不在加深。从而得到结论:HMAM有较高的高温稳定性。由于试件的集料级配是完全一样的,因此主要是HMAM混合物中加入了HMAB提高了其抗车辙性能。车辙深度mm荷载周期图4:普通沥青和HMAM车辙深度和荷载作用次数关系曲线3.6疲劳试验采用由MTS生产的servo-hydraulic闭环检测设备做疲劳试验。试验方法为间接拉伸试验,由LTPP提出的加载测量系统应用于次试验。采用0.1S 半正弦波重复加载,有和没有0.9S休息时间进行对比的疲劳试验都是用来评价其恢复能力。把试件劲度值降到原来的一般是荷载的作用次数作为其疲劳寿命。回归分析试验数据得到式(1)中的疲劳系数,并列于表4. 式(1)Nf试件破坏时加载次数 最初的拉应变a和b是疲劳系数表4疲劳系数混合物 平均空隙率(%) 疲劳系数 - a b R2没有休息期普通沥青4.875.2450.9993HMAM5.456.28820.7927有休息期普通沥青4.724.16220.9005HMAM5.9110.8230.9672图5 显示了疲劳试验的结果。由于两种粘结剂采用同样的骨料级配,疲劳数据直接反映了混合料中沥青粘结剂的影响。从疲劳曲线可以看出疲劳值随休息期增大。可能是休息期损伤愈合导致增加,而HMAM增加的更多表明它有更强的恢复力,HMAB中的SBS聚合物可能有直接影响。间接重复加载的疲劳试验结果显示:HMAM比拉伸应变值低于150个微应变的普通混合物能更好的抵抗疲劳开裂。因为常规厚沥青路面,在沥青层底部的拉伸应变值低于150个微应变。也就是说,HMAM比厚沥青路面中的普通混合物有更好的抗疲劳性能。在另一方面,由于HMAM比普通混合物的刚度大,因此HMAM比薄沥青路面中的普通混合物的抗疲劳性能差。不间断持续重复加载的疲劳试验得到类似结果。图5 HMAM和普通混合物的疲劳测试结果4 全尺寸能测试4.1路面加速测试(APT)汉阳大学路面加速测试仪(HAPT)在研究中的运用使我们能够做到短时间内大量加载,它是评价路面性能的重要工具。(HAPT)可在长12.5米的路面上前后移动。它能模拟11吨最大车轮荷载以17Km/h行驶加速路面破坏。它还可以模拟真实交通中的横向行驶。安装在(HAPT)上的加热系统可以控制路面温度,表5给出了(HAPT)的一般规格。测试坑可容纳三线性测试铁轨,每个测试赛道是12.5米长,9.3米宽。仪器仪表及控制系统用来控制仪器的操作系统,收集所有的有关信息(速度、位置、运行负荷值)和从不同传感器上传来的管理数据,例如温度、变形,应力、应变。表 5HAPT通用技术条件内容 配置尺寸 长20米、宽2米、高3.4米测试部分 长9.3米、宽12.5米、深3米轮系统 双轴加载 最大10吨速度 操作速度8-15Km/h,最大速度17Km/h横向移动 可以轮胎 11.00 R20 方向 单向和双向环境效应 热效应4.2图六显示了路面加速测试路段的剖面,为了减少测试时间和直接监测路面损害,表面测试已从测试部分排除。为了探讨路面疲劳开裂的可能原因设计了A合B两各试验段,沥青层厚度均为为7厘米,不过沥青芯厚分别为9.4和8.3厘米。由于测试段相对窄而短,很难按照设计修筑沥青厚度,为了比较所有混合物的结构性能和抗车辙性能设立C和D试验段。普通路面的沥青层厚度为26.8厘米,HMAM路面的厚度为21.5厘米基层混凝土骨料的最大尺寸为40mm,为了控制和保证基层结构的质量,在基层顶部进行动态圆锥贯入试验,所有路面段水准测量平均误差范围是2-3毫米。基层材料压实后,撒铺粘层改善基础和基层间的粘结。A和B试验段沥青压实厚度为7厘米,C和D试验段沥青压实厚度为10厘米。在沥青层底部安装应变计测量拉伸应变值。矩形钢箱和塑料管道是分别用来保护应变计及电线。荷载试验时用动态数据记录仪测量500个采样点60秒的拉伸应变值。T-type探针安装在沥青混凝土基层的不同深度控制和监测路面温度图6 全尺寸测试横断面5试验结果在25的室温下测量沥青层层底拉伸应变评价各路段路面的结构能力。图7(a)和(b)分别为薄厚路段路面在不同负荷水平下测量的拉伸值,可以看出,虽然HMAM路面的沥青层比普通路面薄,但具有较小的拉伸应变值,除了3.2吨轮载作用在薄路面段之外。这一结果间接的证明了图3所示的动态模量试验结果HMAM的刚度较大。也就是说,如果路面厚度相同,由于HMAM路面有较小的拉伸应变,它将有较长的疲劳寿命。试验段所有的拉伸应变值均在由Monismith和Carpenter等人提出的疲劳极限(70个微应变)之内。在韩国最大允许轴载是10吨,与轴载10.4吨相对应的轮载为5.2吨。因此,轮载在5.2吨下测量的拉伸应变值是评价试验段沥青层厚度是否满足长寿命沥青路面的重要参数。厚HMAM路段部分在5.2吨轮载下测得的拉伸应变值为52.4个微应变,因此,用HMAM做20厘米厚的基层也许能延长路面的寿命。但是必须进行更多的实验室和现场试验来确定这种过早的结论,尤其是确定HMAM潜在的疲劳耐力极限,从而提出一个更精确合理的基层厚度。图7 改变双轮荷载值的拉伸应变在厚路面部分以6.2吨轮载进行路面加速试验比较普通路面和HMAM路面的抗车辙性能。测试时路面表面一下5厘米深处的温度应维持在50 。用激光测量仪定期测量路面表面的车辙,每一段在交通方向不同的三个位置进行车辙测量。对测得的车辙数据取平均值进行计算用于构建横向车辙剖面曲线,选取曲线的最高和最低点,计算两点之间不同的车辙深度,将测得的每个轮胎车辙值取平均值得到最后的车辙深度。图8显示了普通路面和HMAM路面累积车辙深度和负荷数量的关系,为了进一步比较,本图数据也包括实验室轮辙试验的结果。结果表明,加载90000次后普通路面和HMAM路面的车辙深度分别为5.3毫米和3毫米,和轮辙试验的结果类似。图8 普通混合物路面和HMAM路面的车辙深度对比在薄路面段进行此试验评估其疲劳开裂的可能性。为了加速疲劳开裂,在每一路段沥青层底部安装一个薄橡胶板。但是即使在这样经过180000次加载仍观察不到疲劳开裂。由于研究的时间限制本试验不能继续进行。由于APT疲劳试验没有成功完成,只能在实验室进行疲劳模型实验评估普通路面和HMAM路面的疲劳性能。测试段运用疲劳模型测得的拉伸应变值带入式(1)估计其疲劳寿命。从实验室疲劳测试结果得出模型系数用来做疲劳分析。图9 给出分析结果。如图所示,在薄沥青路面,普通路面与HMAM路面的疲劳寿命没有差异,然而在厚路面段HMAM比普通路面有较长的疲劳寿命。图9 全性能测试疲劳试验结果6.结论l 研发了一种高模量沥青粘结剂(HMAB)和混合 (HMAM)做为长寿命沥青路面的基层。为了评价其性能特点进行各种实验室试验和全面加速加载试验。实验室沥青混合物试验包括动态模量试验、水稳定性、间接拉伸疲劳和轮辙试验。在由普通粘结剂和HMAM粘结剂修筑的四个不同路面段做全面加速试验。这项研究的主要成果简述如下:l 通过加入SBS改性沥青粘结剂和高沸点石油研发出渗透等级为20-30的HMAB。从粘结剂试验中观察到,在保证粘结剂低温性能的同时HMAB的刚度明显增加。l 动态模量试验结果表明,在高温时HMAM的模量比普通混合物高50%。主要是高沸点石油和聚合物提高了它的模量。l 水稳定试验表明,由于抗剥离剂的使用,HMAM的抗水损害性能比普通混合物好10%。轮辙试验表明HMAM的抗永久变形能力是普通混合物的2倍。同时从疲劳试验得出HMAM的抗疲劳能力是拉伸应变值小于150个微应变的普通混合物的510倍l 全尺寸试验发现尽管HMAM路面的沥青混凝土层比普通混合物路面的薄,但其沥青层层底拉伸应变值却比较低。测得的拉伸应变值都在长寿命沥青路面的疲劳标准(疲劳耐力极限)70个微应变之内。l 轮辙试验也表明发生在HNAM路面的车辙深度低于普通混合物路面的1/2。l 可以得出结论,HMAM可以用作长寿命沥青路面的基层材料,不过要进行现场试验保证HMAM性能。附录B 外文文献Performance evaluation of high modulus asphalt mixtures for long life asphalt pavementsHyun Jong Lee a,1, Jung Hun Lee a,2, Hee Mun Park b,*a Department of Civil and Environmental Engineering, Sejong University, Seoul, Republic of Koreab Highway Research Department, Korea Institute of Construction Technology, 2311, Daehwa-Dong, Ilsan-Gu, Goyang-Si, Gyeonggi-Do 411-712, Republic of KoreaReceived 22 December 2005; received in revised form 18 January 2006; accepted 26 January 2006 Available online 18 April 2006Abstract:This paper describes the results of laboratory and full scale performance tests for a high modulus asphalt binder (HMAB) and mixes (HMAM) developed in this study for long life asphalt pavements. Various binder tests were first conducted on the HMAB and test results showed that the sti ness of the HMAB was significantly increased compared to the conventional binder without changing the low temperature properties of the binder. Laboratory tests for the mixes included dynamic modulus, moisture susceptibility, wheel track-ing and fatigue tests.Dynamic modulus test results showed that the modulus of the HMAM was 50% higher than those of the conventional mix at the high temperatures. The results of performance test indicated that the resistances of the HMAM against moisture, rutting, and fatigue damage were better than those of the conventional mix. It was also found from the full scale test sections that the tensile strain values at the bottom of the asphalt layer for the HMAM sections were lower than those of the conventional mix sections although the asphalt layer thicknesses of the HMAM sections were thinner than those of the conventional sections. All the tensile strain values measured from the HMAM sections were within the fatigue endurance limit of 70 microstrain which is the fatigue criterion of a long life asphalt pavement. Similar to the wheel tracking test results, the rut depth occurred in the thick HMAM test section was two times smaller than the con-ventional pavement section.2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.Keywords: High modulus asphalt binder; High modulus asphalt mix; Long life asphalt pavement; Dynamic modulus1. IntroductionAsphalt pavements in Korea have been usually designed for 20-year life expectancies. That is, if an asphalt pave-ment has a serious structural failure after the 20-year of service period, the pavement should be reconstructed to gain its original structural capacity. However, due to the significantly increasing tra c volume and insu cient budget, most of old pavements in Korea have been partly reha-bilitated using a 5 cm thick overlay instead of reconstruction. In general, the performance period of a newly constructed pavement is longer than 10 years before a major rehabilitation like an overlay after milling. How-ever, after the first rehabilitation, the performance period of the pavement is getting shorter because the pavement keeps losing the structural capacity mainly due to the cumulative damage occurred in the asphalt layer. Thus, if the existing pavement has serious fatigue cracking and deformation, an overlay to extend its life might be ine ec-tive from structural and economical point of view.To overcome those problems mentioned above, the con-cept of a long life pavement proposed by Nunn et al. 1 has been considered in this study. The definition of the long life pavement is a pavement that can last at least more than 40 years of design period without major structural strengthen-ing 2. The basic idea of a long life pavement is to increase the layer moduli and/or thickness of asphalt base layer, and then reduce the potential of structural distresses by minimizing the tensile strain at the bottom of the AC layer and the compressive strain on top of the subgrade. In this way, one can confine all the major pavement distresses within the surface layer. Only periodical rehabilitation for the surface layer might be needed for the entire design life. Fig. 1 shows a typical cross-section of the long life asphalt pavement 3. As can be seen in this figure, the asphalt layer of the long life pavement consists of a rut resistant, impermeable, and wear resistant surface course and a rut resistant and durable high modulus base layer. For the long life pavement, it prefers to use the high mod-ulus asphalt mixes in base layer rather than increasing the base thickness to minimize the waste of natural resources and to avoid clearance problem between the pavement and superstructures. A typical way of increasing the sti - ness of asphalt mix is to use the high modulus asphalt bin-der such as the hard grade asphalt binder developed in France 4. Therefore, the development of a high modulus asphalt binder should be a key element for the successful implementation of the design concept of the long life asphalt pavement.The major objective of this study is to develop the high modulus asphalt binder (HAMB) and mix (HMAM) appli-cable to the asphalt base layer for long life asphalt pave-ments. Various laboratory tests have been conducted on the developed HMAB and HMAM to evaluate the perfor-mance characteristics such as fatigue cracking and perma-nent deformation. In addition to the laboratory tests, a full scale performance testing has been performed to eval-uate the structural capacity and pavement performance of long life asphalt pavements.Fig. 1. A typical cross-section of long life asphalt pavement (after Newcomb et al. 3).2. Development of high modulus asphalt binderAs mentioned before, the basic design concept of a long life pavement is to reduce the potential for structural dis-tresses (i.e., fatigue cracking and permanent deformation) and to confine the pavement distresses to surface layer of the pavement structure. It can be done by increasing the thickness and/or the sti ness of asphalt base layer. Rather than increasing the asphalt layer thickness, the increase of base layer sti ness might be more cost e ective. It is also important to maintain the resistance to cracking of asphalt mixtures simultaneously. In this paper, the development procedure of the HMAB is presented for use of base mate-rials in long life asphalt pavements. Current state-of-art technologies regarding HMAB have been first reviewed, and then various binder tests were performed to develop the most adequate HMAB.France is one of the leading countries that have pro-duced the commercial hard grade asphalt binder (i.e., hav-ing a penetration value lower than 30 dmm at 25 LC). France started to develop and produce the hard grade asphalt binder from 1980, and the production of hard grade asphalt in France was 39,000 ton in 1990 and 100,000 ton in 2000 4. The hard grade asphalt binder in early stage was developed using the blowing process. How-ever, these asphalt binder tends to be more brittle and has a high possibility of fatigue cracking. To improve the fatigue cracking potential of the air brown asphalt, the new tech-nique such as vacuum distillation and propane-precipi-tated-asphalt has been applied to produce the hard grade asphalt 4.In this study, a HMAB was developed using the high boiling point petroleum and polymer. The high boiling point petroleum was first added to the conventional asphalt binder to increase the binder sti ness. As a result, the high boiling point petroleum successfully a ected the increase of the binder sti ness but made the binder more brittle. Tominimize the cracking potential due to the brittleness, a 4% of styrenebutadienestyrene (SBS) polymer was added to the mixed binder. The use of the polymer could be helpful to increase the cracking and rutting resistance of the bin-der. An additive that can create the chemical bonding between asphalt and polymer was also used to prevent the phase separation of the asphalt and polymer. Since the design life of long life asphalt pavements is at least more than 40 years, there always exists a possibility that the high modulus base mix is exposed to moisture. There-fore, a liquid type of anti stripping agent has been added to binder to minimize the moisture induced damage.3. Laboratory testingTo evaluate the performance of the HMAM, various laboratory tests were performed. Before the performance tests of the HMAM, binder tests were first conducted on the HMAB and compared with the conventional unmodi-fied and SBS modified binders. The laboratory tests for the HMAM include the dynamic modulus, moisture susceptibility, wheel tracking, and indirect tensile fatigue tests.3.1. Asphalt binder testVarious binder tests were conducted on the conventional (PG 64-22), SBS modified (PG 76-22), and the HMAB to evaluate the physical and mechanical properties of the binders. The important tests results are presented in Table 1. The typical properties of French hard grade asphalts are also included in this table for a comparison purpose. As shown in this table, the penetration value of the HMAB is lower than 30 dmm at 25 LC. The dynamic modulus of the HMAB is three times larger than those of the conven-tional and polymer modified asphalt binders. However
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