（道路与铁道工程专业论文）排水性沥青路面材料特性及施工技术研究.pdf

摘要 以咸阳机场高速公路为依托工程，对排水沥青混凝土路面原材料、混合料的配合比 及其路用性能、排水沥青路面施工施工技术等几个方面开展了较为深入系统的试验研 究，为排水沥青路面的推广应用提供参数依据和技术指导。 首先，对排水性沥青混合料原材料进行了性能指标试验分析，提出了改性沥青、集 料、矿粉和稳定材料的技术指标及要求。采用一定剂量的t p s 改性剂可以达到高粘度 沥青的指标要求；普通的s b s 改性沥青的粘度指标较低，达不到高粘度沥青要求，为 了提高水稳性和耐久性，应在混合料中添加外加剂。 对排水性沥青混合料不同粒径矿料对级配设计的贡献、级配设计方法、最佳沥青用 量、排水沥青混合料的性能进行了试验研究，提出了以2 3 6 r a m 通过率确定目标空隙率、 以流淌试验确定最佳沥青用量，以排水性能、飞散试验、马歇尔试验、车辙试验和水稳 试验为验证方法的排水路面配合比设计方法。为了达到优良的排水效果和降噪的效果， 空隙率应在1 8 以上j 为了满足耐久性和水稳性的要求，沥青的用量应尽可能大。 通过排水性沥青混合料的路用性能试验，分析了空隙率与混合料的力学性能、高温 稳定性能、低温抗裂性能、水稳性能以及耐久性之间的关系以及不同改性沥青对混合料 路用性能的影响：通过对不同结构类型的沥青混合料路用性能试验后发现：空隙率在 1 8 2 0 之间的排水性沥青混合料低温性能最佳，空隙率超过2 0 后，混合料的低温 抗裂性能将明显降低。不同改性沥青的低温性能差异较大。纤维对排水性沥青混合料低 温性能有利。排水性混合料低温压缩强度最小，混合料的整体低温抗裂性能较差。 最后，研究了排水沥青路面施工技术，确定了合理的排水沥青路面施工工艺、机械 组合以及施工质量检测方法和标准。结合西安咸阳国际机场高速公路的工程实例验证， 进一步论证了室内试验的结论。由检测资料发现：排水路面的各项路用指标和排水功能 衰减幅度很小，使用性能优良。说明机场高速公路排水路面修建是成功的，修筑技术科 学合理。 关键词：排水沥青路面：路用性能：施工技术：应用 a b s t r a c t b a s e do nx i a n y a na i r p o r tf r e e w a y , s u c hf a c t o r sa s o r i g i n a lm a t e r i a l ，t h em i x p r o p o r t i o na n dt h er o a dp e r f o r m a n c e ，t h ec o n s t r u c t i o no fp o r o u sa s p h a l tp a v e m e n te a ta 1 a r e d e e p l ya n ds y s t e m a t i c a l l ye x p e r i m e n t a ls t u d i e d ，t h er e s u l t sc a l lp r o v i d eb a s i ce x p e r i m e n t a l d a t ao nd e v e l o p e dt h ea p p l i c a t i o no f p o r o u sa s p h a l tp a v e m e n t f i r s t l y , t h eo r i g i n a lm i xm a t e r i a lp e r f o r m a n c ei n d i c a t o r so fp o r o u sa s p h a l tp a v e m e n ta r e a n a l y z e d ，t h et e c h n i c a li n d e x e sa n dr e q u i r e m e n t so fm o d i f i e db i t u m e n ，a g g r e g a t e ，m i n e r a l p o w d e ra n ds t a b i l i z e dc r u s h e ds t o n ea r ep u tf o r w a r d i tc a nb es e ef r o mt h ec o n c l u s i o nt h a t h i g h - v i s c o s i t ya s p h a l tb e h a v i o ri n d e x e sc a nb eg e tw h e ni n t r o d u c ec e r t a i nt p sm o d i f i e d a s p h a l ti n t oc o m m o ns b s t h ec o n t r i b u t i o no fp o r o u sa s p h a l tw i t hd i f f e r e n tm i n e r a la g g r e g a t ep a r t i c l es i z et o g r a d a t i o nd e s i g n ，i t sg r a d a t i o nd e s i g nm e t h o d s ，o a cd e s i g na n di t sp e r f o r m a n c ea r e e x p e r i m e n t a ls t u d i e d ，a n di t so p t i m i z e dp r o p o r t i o n i n ga r ed e c i d e d f o l l o w sc o n c l u s i o n sa r e p u tf o r w a r d ：o b j e c tp o r o s i t yi sd e c i d e db y2 3 6 m mt h r o u g hr a t e ，t h em a x i m u mq u a n t i t yo f a s p h a l ti sd e c i d e db yf l o wt e s t ，d e s i g nm e t h o do fp o r o u sa s p h a l tp a v e m e n tr a t i oc a nb e d e c i d e db yd r a i n a g ep e r f o r m a n c et e s t ，。s c a t t e r i n gl o s st e s t ，m a r s h a lt e s t ，w h e e lt r a c k i n gt e s t a n di m m e r s i o ns t a b i l i t yt e s t p o r o s i t ys h o u l dm o r et h a n1 8 i nt h eh o p eo fg e t t i n gt h eg o o d d r a i n a g ee f f e c ta n dr e d u c i n gt h en o i s e ，t h eq u a n t i t yo fa s p h a l ts h o u l da sf a ra sp o s s i b l ei nt h e h o p eo fc a t e r i n gt h en e e do fd u r a b i l i t ya n dw a t e rs t a b i l i t y b a s e do nt h ee x p e r i m e n to nr o a dp e r f o r m a n c eo fp o r o u sa s p h a l tm i x t u r e ，t h er e l a t i o n b e t w e e nv o i dr a t i oa n dm e c h a n i cp e r f o r m a n c e ，h i 【g ht e m p e r a t u r es t a b i l i t yp e r f o r m a n c e ，l o w t e m p e r a t u r e c r a c kr e s i s t a n c e p e r f o r m a n c e ， w a t e r - s t a b i l i t yp e r f o r m a n c ea n dd u r a b i l i t y p e r f o r m a n c ea r ea n a l y z e d ，a n dt h ee f f e c tl a w so fd i f f e r e n tm o d i f i e da s p h a l to nt h em i x t u r e s r o a dp e r f o r m a n c ea l s oa r ea n a l y z e d a f t e rc o m p a r e dt h ed i f f e r e n ts t r u c t u r a lt y p eb i t u m i n o u s m i x t u r e r o a dp e r f o r m a n c e ，t h er o a dp e r f o r m a n c e m e r i t sa n dd e m e r i t so fp o r o u sa s p h a l ta r e s t u d i e d t h ec o n s t r u c t i o nt e c h n i q u ea b o u tp o r o u sa s p h a l tp a v e m e n ti sr e s e a r c h e d ，a n dt h e r e a s o n a b l ec o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g yo fd r a i n a g e ，m a c h i n e r yc o m b i n a t i o n ，m e t h o d sa n d s t a n d a r d sa b o u tc o n s t r u c t i o nq u a l i t yi n s p e c t i o na r ed e t e r m i n e d t h ec o n t r o l l i n ga n dt e s t i n go f p o r o u sa s p h a l tp a v e m e n ti ss u m m a r i z e db a s eo np r a c t i c a lc a s eo fx i a n y a na i r p o r tf r e e w a y , i t c a nb es e ef r o mt h em o n i t o ri n f o r m a t i o nt h a tt h ea t t e n u a t i o ns p r e a do fe v e r yr o a du s a g ei n d e x a n dd r a i n a g ef u n c t i o na r el o w , a n dt h eu s a g ep e r f o r m a n c ei sg o o d t h e s ei n f o r m a t i o na r e s h o wt h a tt h ec o n s t r u c t i o no fp o r o u s a s p h a l tp a v e m e n t i s s u c c e s s f u l ，t h ec o n s t r u c t i o n t e c h n i q u ei ss c i e n t i f i ca n d r e a s o n a b l e k e yw o r d s ：p o r o u sa s p h a l tp a v e m e n t ；r o a dp e r f o r m a n c e ；c o n s t r u c t i o nt e c h n i q u e ；a p p l i c a t i o n 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 敝作者躲寄钐砀呸 砷乒月2 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名： 导师签名： 铴名 裁磅军 卿年仁月9 e t 夕彦年参月怠日 长安大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1课题的提出及研究意义 近二十年来我国高速公路快速发展。预计到2 0 1 0 年，全国高速公路总里程将达到 6 5 万公里，届时，国家高速公路网骨架将基本形成。同时，随着我国公路建设的快速 发展，人们对高速公路的行车安全性和环保性有了越来越高的要求。排水性沥青路面具 有表面不积水、雨天抗滑性能好和吸音降噪等功能，是一种高质量路面，具有广阔的前 景。 传统的密级配沥青混凝土路面，其致密结构具有不渗水的特点，降水主要是通过表 面径流的方式排除。研究表明表面径流所形成的水膜会导致水漂，车轮溅起的水雾在强 光照射下会产生眩光，影响车辆的行驶安全。而排水性沥青路面具有较高的结构稳定性 和较好的抗滑性能，特别是它能通过较大的空隙迅速排除路表降水，减小路表水膜厚度， 使行车时车轮与路面有足够的接触面积，从而避免高速行车时产生的水漂现象，并能大 大减少因飞溅产生的水雾，提高行车安全性。 我国地域辽阔，南北气候不一，北方寒冷干燥，南方高温多雨，这些自然条件对沥 青混合料性能影响较大。研究适合我国高等级路面的空隙率范围、混合料设计和施工方 法则具有重要意义。 咸阳机场高速公路是以西安为中心的全国综合运输主枢纽中的重要线路、是西部大 通道银( 川) 武( 汉) 高速公路的重要组成部分、是陕西省和西安市的重要窗口和形象 工程，其政治、经济、社会意义十分重要。该路采用了新型路面型式一排水路面。本文 以咸阳机场高速公路为依托，对排水沥青混凝土路面原材料、混合料的配合比和路用性 能、排水沥青路面旌工及质量控制检测等几个方面开展了较为深入系统的研究，为排水 沥青路面的应用提供依据。 1 2 国内外研究现状及存在问题 1 2 1 国外研究现状n 们 排水路面起源于欧洲，1 9 6 0 年德国首次使用这种路面，但真正发展成熟是在八十 年代。在八十年代末期，先后在欧洲、北美、r 本、澳大利亚等国家或地区得到广泛应 用。法国是采用排水路面最快的国家之一，目前总计已铺设了2 0 0 0 万平方米的该路面， 第一章绪论 而且还以每年4 0 0 万平方米的速度递增。比利时1 9 8 1 年就修筑了3 0 0 万平方米。奥地 利已有6 5 0 万平方米，并且还计划将该种路面应用于城区。荷兰每年铺设该路面2 5 0 万 平方米，而且计划到2 0 1 0 年，所有的主要道路都铺设该路面。尽管意大利和西班牙上 世纪末才开始铺设该路面，但发展很快，如西班牙1 9 9 1 年全年修筑了4 0 0 万平方米， 1 9 9 3 年全年修筑了8 0 0 万平方米。美国的许多州( 如俄勒冈、马里兰、佛罗里达、佐 治亚、得克萨斯等) 也开始在道路上铺设该路面。日本则在2 0 世纪8 0 年代开始发展。 欧洲从上世纪8 0 年代就已经开始研究和使用排水路面，使用目的主要是排水和降 噪。后来为了更好的提高排水效果又特别增大矿料的粒径尺寸同时加厚结构层的厚度， 将之成为透水性路面( d r a i n a g ep a v e m e n t ) ，随着技术的进步，欧洲一些国家也开始将 这种路面结构下移，成为厚度在5 0 c m 1 5 0 c m 的透水或排水的沥青层。目前欧洲部分国 家已经制定了有关的排水路面规范或指南。 美国从上世纪7 0 年代开始出现排水路面( 也称开级配大空隙沥青磨耗层，简称 o g f c ) ，在沥青路面上铺筑o g f c 的主要目的是使道路使用者行车更为舒适和安全， 以及保护其他结构层不受水和行车的破坏。出于抗滑考虑的o g f c 路面，设计时矿料 粒径较小，最大粒径仅有1 6 r a m 或1 3 2 r a m ，结构层厚度在2 5 c m 一4 0 c m 之间，提高抗 滑能力可以达到3 0 一5 0 ，但是由于层厚较薄其存水量不大，排水效果没有欧洲的排 水路面好。经过水力计算，4 c m 厚的o g f c 路面( 空隙率2 0 ) 只能排出小雨到中雨， 对于大雨或暴雨，有一部分雨水还会通过路表漫流的方式排出。除了o g f c 外，美国 还使用一种透水路面称为p o r o u sp a v e m e n t ，常用于人行道或公园道路中，这种路面的 主要目的是将降落在地面的雨水通过排水路面渗透到路面中，渗透到道路中的雨水会经 过两种途径进行处理，一种是通过道路的某一结构层进行收集然后集中排出，通常会将 这些排出的水经过处理后在利用；另一种方式是不做任何处理，直接将渗透的雨水补充 到地下水中形成大气的蒸发降水循环。前一种处理方式主要用于道路或人行道上，后一 种主要用于公园中的道路中。近几年来，美国一些州对o g f c 进行了技术改进，主要 表现在混合料中矿料尺寸、材料要求、级配范围、混合料配合比设计以及路面层厚等方 面，这样做的目的是为了在保证抗滑性能和有效排水条件下，进一步提高排水性沥青混 合料的路用性能( 特别是耐久性) ，使o g f c 的使用范围扩大，使用性能提高。 在美国和欧洲的研究基础上，同本在上世纪8 0 年代引进了排水路面技术，于1 9 8 9 年起广泛在己通车的高速公路上加铺这种路面，收到了良好的排水降噪效果。闩本的排 水路面厚度通常是4 c m 5 c m ，铺筑范围遍布北到北海道，南到冲绳岛，南北气温差异 2 长安大学硕士学位论文 很大，因此在排水路面的材料选择，设计方法上存在差异。另外，由于日本在道路噪声 方面的控制非常严格，特别是城市道路的交通噪声控制是交通管制的重点，因此目前日 本在许多城市道路中也相继采用了排水路面，收到良好的降噪效果。经过近十年的发展， 于1 9 9 8 年由日本排水性铺装检讨分科会制订了排水性铺装技术指针( 案) ，使排水 路面的设计、施工、管理上有了遵循的文件。该指针对排水性铺装的定义、铺面构造、 材料要求、配合比设计、施工和管理，均有详细的规定。 另外，新加坡、澳洲等国家和地区都在大量采用该路面，以提高路面的使用功能。 新加坡1 0 0 0 公里的高速公路中有5 0 左右都采用了这种路面，其排水效果非常明显。 1 2 2 国内研究现状 我国是在2 0 世纪9 0 年代开始引进排水路面技术的，主要采用美国的o g f c 技术， 目的是为了提高高速公路的抗滑性能，同时兼顾排水功能。国内对这类路面有所研究， 但研究的深度不够，试验路都是借鉴国外的经验和方法，研究缺乏系统性和广泛性，离 实用的要求还差得很远。这种路面结构在我国首先是在城市道路上应用，北京、广州等 大城市在2 0 世纪9 0 年代都先后铺设了试验路和实体工程。公路行业是在2 0 世纪9 0 年 代后期才开始研究使用的。2 0 0 0 年之前只有同济大学、西安公路研究所等研究单位在 室内对排水路面的混合料配合比设计、路用性能以及排水机理进行了初步研究，形成了 一些研究成果。诸永宁等人( 2 0 0 4 ) 建立了排水性路面排水表层的渗流模型，给出了各 主要参数的确定方法，并通过室内试验对排水性沥青混合料竖向和横向渗透系数的测定 方法进行研究，对排水性沥青混合料进行室内的模拟降雨试验，研究路面两端断而的边 界条件，找出了断面上的潜水层厚度与路面坡度及降雨强度之间的关系【1 1 l 。关彦斌 ( 2 0 0 4 ) 等人通过对国内外排水性路面( d r a i n i n g a s p h a l t ) 使用性能及破损情况的分析， 在总结其维修技术的基础上提出适合我国排水性沥青路面的维护与维修方法【1 2 】。陈忠等 人( 2 0 0 4 ) 对排水性沥青路面粘层材料的试验研究，其中包括粘层的功能、材料的选择； 对粘层材料基本性能的测试及使用性能的试验研究，粘层层位的力学分析等【1 3 l 。张岳峰 等人( 2 0 0 6 ) 结合盐通高速公路南通段排水性沥青混凝土路面的施工，从原材料的选择 和试验、配合比设计与验证、施工组织与生产、路面实体检测等方面，对排水性沥青混 凝土路面施工技术进行了阐述【1 4 】。王知乐( 2 0 0 7 ) 通过对排水性沥青路面的功能机理及 研究概况的介绍，比较国内外的该种路面的空隙结构分布状况，分析了我国排水性沥青 路面的路用性能特剧1 5j 。宋宪发等人( 2 0 0 7 ) 研究表明，排水性沥青路面对中面层和下 3 第一章绪论 面层的降温程度均比s m a 路面高。中面层显著的降温效果将有助于节约修筑道路的资 金，降低修筑成本【1 6 1 。张永军( 2 0 0 7 ) 通过南友高速公路铺筑排水性沥青路面，介绍排 水性沥青路面的材料要求、配合比设计与施工控制，添加t p s 改性剂增强沥青粘度是 保证排水性沥青路面使用功能的关键【1 7 1 。 1 2 3 存在问题 ( 1 ) 目前对用于排水性沥青路面的粘层材料，所提出的有关技术指标与标准，只 有定性的分析与要求，缺乏定量的依据，也未见到对此进行系统试验研究的报导。 ( 2 ) 虽然排水路面在各国被广泛的研究并得到重视。但由于目的和使用方法的不 同，材料、设计和工艺也有所不同，路用性能也不尽相同。 ( 3 ) 目前，排水性路面内部排水系统各附属设施的布设多是根据经验确定技术参 数，没有相应的试验和理论作为指引和依据，导致对这些设施布设的效果缺乏相关的认 识。 ( 4 ) 对于排水系统的设计计算是采用我国公路排水设计规范j t j 0 1 8 9 7 ) ) 所介绍 的方法，由于排水性路面的排水表层空隙率很大，规范的方法对于大空隙率的排水 性沥青路面面层的计算是否适用有待进一步研究证实。 1 3 本文的研究内容及技术路线 1 3 1 研究内容 1 、排水路面原材料技术指标研究 对排水路面原材料进行试验分析，提出排水路面的原材料技术指标和要求。 2 、排水性沥青混合料配合比设计方法研究 通过对国外排水性沥青混合料的配合比设计方法分析和使用效果的试验研究，提出 排水性沥青混合料配合比设计方法、控制指标和技术要求。 3 、排水性沥青混合料路用性能研究 从空隙率、沥青种类和级配类型3 个方面，对排水性沥青混合料的高温性能、低温 性能、抗滑性能、水稳性能、疲劳耐久性能等方面进行试验研究，分析影响混合料的因 素，为科学合理使用该路面提供技术支撑。 丘、排水路面施工工艺技术研究 通过对机场高速1 4 k m 的施工，确定出修建排水路面的施工工艺、技术控制方法和 4 长安大学硕士学位论文 指标及施工质量控制方法及要求。 1 3 2 技术路线 本文技术路线见图1 o l 。 l 排水性沥青混合料路用性能研究 图1 1技术路线图 5 第二章排水性沥青路面原材料性能试验研究 第二章排水性沥青路面原材料性能试验研究 为了确定排水性沥青混合料原材料的技术指标，检验技术指标要求的是否合理以及 在陕西省排水性路面应用的可能性，在西安到先咸阳机场高速公路( 以下简称机场高速) 相关料场选取不同品种的原材料进行了性能指标分析。主要包括沥青结合料、粗集料、 细集料、矿粉和纤维稳定剂。 2 1 沥青与改性沥青 2 1 1t p s 改性剂 t p s 改性剂全称为t a f p a c k - s u p e r 排水性路面用沥青改性剂，由日本大有株式会 社生产。它是以热可塑性橡胶为主要成分，用机械搅拌混合方式使普通沥青改性成为排 水性路面用的高粘度沥青改性剂。表2 1 是t p s 的技术指标。 表2 1t p s 的形状 形状颜色 比重 单位体积重量 颗粒状( 2 3 m m )淡黄色 o 9 80 6 t m 3 由于在施工中，t p s 改性剂的添加方式是直接将其投入到拌和锅中，在机械强力搅 拌的过程中与沥青进行吸附改变沥青性能，这样不需要事先与沥青进行拌和，因此施工 比较方便，且能随用随拌，不必担心改性沥青离析问题，直接投入方式在设备中可以省 去专门的改性剂罐，同时不必清洗沥青管道，是一种比较先进的改性沥青制备工艺。 2 1 2 改性剂量确定 根据t p s 改性剂的技术指标要求，一般添加1 2 的剂量( 内掺法，沥青：t p s = 8 8 ： 1 2 ，以下剂量算法相同) 可以达到高粘度沥青技术要求【9 1 ，对于寒冷地区，可以加大剂 量提高低温抗裂性能，加入t p s 的排水性沥青混合料中不需再添加任何纤维稳定材料。 选择了2 种基质沥青( 壳牌a 1 1 7 0 ( q 7 0 ) ，壳牌a h 9 0 ( q 9 0 ) ) 的3 种改性剂量( 1 0 、 1 2 、1 4 ) 进行沥青常规指标的检验，结果见表2 2 。 6 卜 蠖 。 靼 l oo i n i ，1 n h o 斗 ol li i i l 辎 寸 i nt n 咕 h 萋蚕 _ o 。o 卜 n o n i ，、ho o a h o西 蓍怒 h nn + i n a卜 心 羹蚕 n i n 西卜 i n n o 卜 u 、 h h o 蓍怒 h nn + 琴一 呈委 n 葛 n 寸 价 o乱 i nl n o n 屺 h 卜 卜 寸 oo o 营餐 产h + o o 文 h ” i n 西n h n a h 中 hh n 人 一 h o 卜 + 寸 薹薹 n n 昏 寸 n 卜o o n 寸凸 岛h o 8 餐 + 薹墓 i n n n n昏 寸小 hh o h 寸 o o oo 。 o岔 h n _ + 零 寸n o 2 o o n i n口 h 卜 o 卜 未昌 寸 卜 卜 n a o o 。 n h + a n o o 心 寸o 卜 n i n 西 nn h a 口 h 、r 寸 n h o卜 + 零零 捷暑 至至 羞 g 鲁 p 皤刨 褂 u zz习拼 1 5 0 1 5 0 1 5 0 1 8 0 ( 锄) 软化点( 环球法) ( ) 4 4 5 44 2 5 24 9 0 4 8 5 4 7 04 8 04 8 0 闪点( c o c ) = 2 3 0= 2 3 03 5 83 5 43 5 43 5 13 4 6 ( ) 含蜡量( 蒸馏法) = 3= 30 50 6o 60 70 8 2 ( ) 密度( 1 5 。c 1 实测值实测值 1 0 3 2 1 0 3 1 1 0 3 41 0 3 11 0 2 1 ( g c m ) 溶解度( 三氯乙烯) = 9 9 0= 9 9 o9 9 9 69 9 9 59 9 9 5 9 9 9 7 9 9 9 6 ( ) 质量损失 = o 8= 1 0+ 0 0 5 4+ 0 0 5 2+ 0 0 9 3+ 0 0 9 5+ 0 0 9 8 ( ) 薄膜加 针入度比 = 5 5= 5 07 8 47 6 2 7 4 47 5 27 2 8 热试验， ( ) 1 6 3 ，5 h 延度( 2 5 。c ) = 5 0= 7 5 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 2 0 ( c m ) 延度0 5 c ) 实测值实测值 1 0 0 1 0 0 1 5 0 1 5 0 1 5 0 ( c m ) 2 1 3 改性沥青室内试验分析 根据上节对沥青的指标要求，选择了5 种改性沥青进行试验分析，分别是：壳牌 a h 9 0 + t p s 改性沥青( 简称q t 9 0 ) 、壳牌a h 7 0 + t p s 改性沥青( 简称q t 7 0 ) 、埃索 a h 一9 0 + t p s 改性沥青( 简称e t 9 0 ) 、埃索a h 7 0 + t p s 改性沥青( 简称e 1 r 7 0 ) 、西安科 氏公司生产的p g 7 0 2 8 型s b s 改性沥青( 简称p g 7 0 2 8 ) 。 改性沥青常规技术指标试验结果见表2 4 。 9 第二章排水性沥青路面原材料性能试验研究 表2 4 改性沥青常规指标检验结果 试验结果 试验项目 指标 要求 q t 9 0 q t 7 0 e t 9 0e ，r 7 0p g 7 0 2 8 针入度2 5 。c ，1 0 0 9 ，5 s ) ( o 1 n u n ) 5 34 35 6 4 7 7 04 0 6 0 针入度指数p l 0 8 7 1 1 21 1 41 2 5 1 0 5= + o 2 延度( s c m m i n ，5 c ) ( c i n ) 6 6 5 5 4 55 1 34 7 2 4 6 4= 5 0 软化点( 环球法) ( ) 8 4 08 9 08 8 59 1 57 0 0 = 8 0 闪点( c o c ) ( ) 3 5 23 5 43 5 43 5 83 2 8- - 2 6 0 密度( 1 5 ) ( g c m b 1 0 3 21 0 3 01 0 3 21 0 3 11 0 3 2 实测值 溶解度( 三氯乙烯) ( ) 9 9 9 4 9 9 9 5 9 9 9 19 9 9 39 9 9 8- - 9 9 0 动力粘度，( 6 0 ) ( p a s ) 4 8 7 x 1 0 43 4 6 x 1 0 42 9 8 3 x 1 0 43 2 4 7 x 1 0 44 3 0 6= 2 0 0 0 0 离析，软化点差( ) 0 5 弹性恢复2 5 ( ) 9 6 2 脆点( ) 2 5 52 4 82 1 82 0 62 1 o= 2 0 2 5 c 韧度m ) 2 9 1 02 4 5 62 8 9 02 4 8 0= 2 0 2 5 c 粘韧度( n m ) 2 0 0 81 7 5 41 9 6 01 6 1 4= 1 5 质量损失 + 0 。0 7 4 + o 。0 5 4 + 0 。0 7 6 + 0 。0 6 3 + o 0 7 9= 0 。6 ( ) 旋转薄膜加热 试验1 6 3 。c ， 针入度比 8 5 18 7 68 7 58 8 37 3 4= 6 5 ( ) 7 5 m i n 延度( 5 ) 4 3 03 9 04 1 03 5 02 5 2 - - 3 0 ( c m ) 验结果稍有差异。 在进行常规指标的同时，按照美国s h r p 的方法对s b s 改性沥青进行了试验，检验 结果见表2 5 。从表中看到s b s 改性沥青符合p g 7 0 2 8 的要求。 1 0 妊安大学砸学位论文 表2 5s b s 改性沥青s b i r p 指标检验结粜 试验项目赏测值规定值试验方法 沥青使用等级 p g 7 0 2 8 平均7 d 最高路面设计温度( ) 2 8 原样沥青 闪点f c o c ) ( )1 6 l l ( a s t md 9 2 ) 粘度，( 13 5 ) p a - s 11 8 29 动态剪切( d s r ) ( 7 0 c ) ，g + s m 6 ， s h r p b - 0 0 3 1 0 r a d s ，k p a r t f o t 后残留沥青 质量损失( )到0 a s t md 2 8 7 2 动志剪切( d s r ) ，( 7 0 c ) ，g * s i n 8 ， 22 s h r p b - 0 0 3 i o r a t e s ，k p a p a v 后残留沥青 试验温度( ) 动态剪切( d s r ) ，( 2 5 c ) g * s i n f i ， 5 5 0 0 0 s h r pb 一0 0 3 1 0 r a d s ，k p a s 3 c o 蠕变动度( b b r ) ，( 一1 8 c ) ， 6 0 s 胁 s h r p b 03 0 直接拉伸( b b r ) ，( - 1 8 c ) ， 10 s h r p b - 0 0 6 l0 m m n l l l t ，破坏应变( ) 0 j “ ：” 。5 5 芝m ；4 5 2 0 j 5 h 陆口i 图2 5 不同改性沥青的针 度比较图圈2 6 不同改性沥青的延度比较图 nuh 口nu 第= 章捧木性青路面原材科性能试目究 图2 7 不同改性沥青的粘韧性能比较田 弛o。ji 陀! li 从表2 4 - 表2 5 和图25 一图28 中可以看到： ( 1 ) 虽然基质沥青的各种指标差别不大，但通过不同改性剂的作用，沥青的性能 发生较大变化，t p s 改性效果更明显。a h - 9 0 沥青改性后可以达到高粘度改性沥青的要 求。 ( 2 ) 对比高温性能，t p s 改性沥青的软化点和6 0 粘度可以选到高粘度沥青要求， 根据日本的经验，达到高粘度指标的改性沥青，在排水性沥青混合料设计时不必添加稳 定材料。而s b s 改性沥青的高温指标不如t p s 改性效果好6 0 c 动力粘度只有4 3 0 6 p a s ，远达不到高粘度沥青要求，因此在混合料设计时应加入稳定材料提高沥青用量， 增加沥青与矿料的握裹力。 ( 3 ) 对比低温性能，t p s 和s b s 改性沥青均能满足低温延度和脆点的要求前者 的低温性能更好。 ( 4 ) 感温性能，沥青的感温性能更能反映沥青路面的耐久性能。从试验结果分析， 各种改性沥青的感稳性良好，均在一个水平上。 22 粗集料 选择关中地区常用做高速公路沥青上面层的4 种粗集料进行了室内试验试验结果 见表26 。 表2 6 不同料厂粗集辩试验结果 蠢靖嚣竺 临渣临潼 兰田 临潼 规定值 韩峪料厂东陵科厂科旺达料厂安旗料厂 集料压碎值 1 4 5g ( ) 洛杉矶磨耗损失 尘0 ( ) 视密度 27 3 0 2 26 5 ( a c m 3 ) 长安大学硕士学位论文 ：浍絮= 临潼临潼 兰田 临潼 规定值 试验项目 韩峪料厂东陵料厂科旺达料厂安旗料厂 吸水率 1 6 50 9 01 1 01 0 0- - 2 ( ) 对沥青的粘附性 4牮44 + - - - 4 ( 级) 坚固性 4 02 01 87 0= 8 ( ) 细长扁平颗粒含量 0 o 20 91 1 - - - 1 0 ( ) 水洗法 0 0 7 5 m m o 0 2o 3o 50 3- - 1 颗粒含量( ) 软石含量 3 21 oo 90 7- - 3 ( ) 石料冲击值 1 0 28 79 81 4 3= 1 5 ( ) 石料磨光值 4 64 84 7 4 5- - 。4 5 ( b p n ) 注1 ：表中粗集料与沥青的粘附性试验中使用壳牌a h 9 0 t p s 改性沥青 从表中的试验结果可以看到，对于关中常用的沥青上面层石料，只要加工方法合理， 完全可以满足排水路面的材料要求f 2 9 1 。以上4 个料厂的碎石质量基本在相同水平上，临 潼东陵料厂的碎石抗滑指标最好，而临潼安旗料厂的碎石强度最高，抗磨耗性能也最优。 2 3 细集料 由于排水性沥青混合料属于间断级配，对材料本身的级配要求较高，考虑到目前石 屑中存在较多细粉尘，级配控制较难，因此建议采用中粗砂作为细集料。机场高速选择 了灞河砂，试验指标见表2 7 。从试验结果看到，该砂满足排水性沥青混合料细集料技 术要求【2 9 。0 1 ，但是，砂的级配与要求的有比较大的差别，为了检验砂级配对整个混合料 级配的影响，对不同含量下的砂进行了矿料级配设计，计算结果发现，由于砂在整个矿 料中所占比例较小( 5 左右) ，因此砂本身的级配对混合料矿料级配影响较小。 1 3 第二章排水性沥青路面原材料性能试验研究 表2 7 灞河中粗砂试验结果 试验项目实测值规定值 视密度( g c m 3 ) 2 6 1 = 2 6 坚固性( 0 3 m m ) ( ) 3 3 = 8 砂当量( 0 0 7 5 r a m ) ( ) 9 5 = 6 0 含泥量( ) o 3= 1 4 7 5 m m1 0 01 0 0 2 3 6 m m9 7 82 2 5 5 筛分通过质量百分率 o 6 m i l l6 4 12 2 5 5 ( ) o 3 m m1 9 1 1 5 4 0 0 1 5 m m5 27 2 8 0 0 7 5m m2 5 o 2 0 2 4 矿粉 选择泾阳产的石灰岩磨细的矿粉进行试验，试验结果见表2 8 。从试验结果看，满足 现行规范【2 9 - 删对矿粉性能的要求。 表2 8 矿粉试验结果 项目单位试验结果规定值 视密度t m 3 2 6 9 0 2 6 0 含水量 0 5 1 0 亲水系数 0 8 3 1 o 0 6 m m 9 9 9 1 0 0 粒度范围 0 1 5 m m9 0 1 0 0 9 5 7 8 3 4 7 5 1 0 0 4 7 5 m m 含量，其次是9 5 - - 4 7 5 m m 骨料含 量，影响最小的是沥青用量；对流值有显著影响的因素亦则是粒径大于4 7 5 m m 骨料含 量，其次是沥青用量，最小的是9 5 - 4 7 5 m m 骨料含量。因此，即使同样的设计空隙率j 有必要对各重要筛孔的通过量进行试验研究，确保混合料的功能性和耐久性均达到最高 的水平上。 按照试验方案选择1 0 种不同矿料级配和不同筛孔通过量的混合料级配，对各种影 1 8 长安大学硕士学位论文 响因素进行定量分析。各种级配混合料的马歇尔试验结果见表3 3 。 表3 3 各种级配混合料马歇尔试验结果汇总表 油石比视密度理论密度 v v 稳定度流值 名称 ( ) ( g c m 3 )( g c m 3 ) ( ) ( k n ) ( m i l l ) 级配1 5 22 0 9 02 5 2 01 7 0 66 1 12 3 8 3 级配2 5 22 0 5 92 5 2 01 8 2 9 5 8 1 2 0 8 3 级配3 5 22 0 8 02 5 2 11 7 4 96 6 43 1 9 3 级配45 2 2 0 6 22 5 2 11 8 2 16 0 72 4 2 0 级配5