利用片麻岩制备高等级路面沥青混合料研究.doc

利用片麻岩制备高等级路面沥青混合料研究总第241期2010年第4期交通科技TransportatJonScience&TechnologySeriaINo.24lNo.4Aug.2010利用片麻岩制备高等级路面沥青混合料研究敖亦兵杨志强阳晏吴学伟.丁庆军(1.湖北省武英高速公路项目建设部罗田438600;2.中交第二公路工程局有限公司西安7100653.中交第二公路勘察设计研究院武汉430056;4.武汉理工大学材料学院武汉430070)摘要针对酸性集料沥青混合料水稳定性差的特点,采用不同抗剥落措施,研究各种方案下沥青混合料的水稳定性能对比试验表明,常规水稳定性试验在评价酸性集料沥青混合料水稳定性方面明显缺乏有效性和区分度.而通过增加冻融循环次数,调整空隙率,以7/次冻融循环劈裂强度比(TCsR)来评价沥青混合料抗水损害能力的改进法,可较客观地评价不同抗剥落方案的优劣性及耐久性,并准确地反映路面早期的水损害情况.关键词水稳定性片麻岩冻融循环试验耐久性由于沥青混合料水稳定性差而引起的沥青路面早期损坏日益严重,受到普遍重视【1.由于沥青一酸性集料界面较沥青一碱性集料界面发生水损害的可能性更大,因此,在采用酸性集料制备沥青混合料时,应尤其关注其水稳性能.本文以片麻岩AC一20C沥青混合料为基础,分别采用(I)片麻岩+A一7O沥青,(II)片麻岩+A一70沥青十水泥,(III)片麻岩+ID改性沥青,(IV)片麻岩+ID改性沥青+水泥的4种方案进行水稳定性对比实验,并增加方案(V)即AC20C(石灰岩十普通沥青)以便于比较,探索酸性集料沥青混凝土水稳定性能.1原材料所用集料物理指标测试结果见表l.表1集料物理指标测试结果沥青分别采用A级7O号沥青及ID改性沥青,其主要技术指标见表2;水泥采用普通硅酸盐水泥42.5.收稿日期:2O10一O322表2沥青主要技术指标注:A一70沥青和I-D改性沥青在进行延度测试时.测试温度分别为15和5.2粘附性及水稳定性试验结果与讨论2.1集料粘附性实验本文采用水煮法测试两种粗集料与沥青的粘附性.将置于105烘箱中加热1h的热矿料颗粒浸入热沥青中(石油沥青130150)45S,在室温下冷却15min,待集料颗粒冷却后,浸入沸水中浸煮3min,观察矿料颗粒上沥青膜的剥落程度,以评价集料与沥青的粘附性能,试验结果见表3.表3集料粘附性试验结果试验结果表明:片麻岩与普通沥青的粘附性较差,只有2级,不能满足施工技术规范要求片麻岩与改性沥青的粘附等级则已达到4级.而石灰岩与普通沥青的粘附性已达到5级,满足施工技术规范要求.由此可见,以片麻岩为集料制备沥青混合料,采用重交沥青时,必需采取抗剥落措施,即使是改性沥青,从耐久性角度考虑,也宜采敖亦兵等:利用片麻岩制备高等级路面沥青混合料研究2010年第4期用抗剥落措施.2.2常规浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验几种方案浸水残留稳定度和冻融劈裂强度比试验结果见表4,表5.表4浸水马歇尔试验结果浸水残留稳定度试验结果表明:各种方案残留稳定度均在9O以上,其大小排序为:方案II>方案I>方案III>方案V>方案IV,即直接用片麻岩和重交沥青的方案居然比用改性沥青和抗剥落剂(水泥)的方案更好,也比石灰岩沥青混合料要好,这个结论是值得商榷的.普通马歇尔与浸水马歇尔试验过程中,试件采用双面击实75次所得空隙率较小,条件不够严酷,不同试样的残留稳定度拉不开差距,因此试件浸水残留稳定度未能充分反映出水分对沥青混合料的侵蚀作用,其较高的残留稳定度也与实际工程中路面的水损害情况不符.从表5中试验数据看,各种方案均能满足要求,其大小排序为:方案II>方案I>方案III>方案V>方案IV,即用改性沥青和抗剥落剂(水泥)的方案是4种方案中最差的,而直接采用片麻岩和重交沥青的方案也是可行的,这个结论显然是?错误的.产生这种现象的主要原因是:在双面击实5O次的情况下,试件的空隙率还是较小,有研究表明:试件空隙率较低时,常规的真空饱水的条件及一次冻融循环,仍然难以体现水分对沥青混合料的侵害作用.3水稳定性试验改进法试验结果与讨论采用强化模拟对混合料的破坏力进行水损害性能研究.拟采用2种方法:提高初始空隙率和饱水率;在维持所要求的空隙率与饱水率前提下,增加冻融循环次数,并以次冻融循环劈裂强度比(TCSRh)来评价沥青混合料抗水损害能力,其定义为L4:丁rRc,一箜翌墅壁型塑廑.一,一未经冻融试件劈裂强度3.1多次冻融试验控制击实次数5o次,将成型后的试件经过多次冻融循环,测定不同循环次数下其劈裂强度.试验结果见表6.表6多次冻融劈裂试验结果方案冻融劈裂强度比TCSR1次z次3次4次197.254.1II99.369.161.2III90.981.372.254.8IV95.289.987.185.2V95.89O.189.786.3研究结果表明:普通沥青配制的AC-20C片麻岩沥青混合料,冻融劈裂强度比经过2次冻融循环后只有54.1,无法满足路面使用要求.在片麻岩沥青混合料中掺加水泥后,其抗剥落性能有所提高,强度下降速度减缓,但经过四次冻融循环后,试件已溃散.采用方案III后,其冻融劈裂强度比有明显上升,但随着循环次数的上升,试验结果仍有较明显的下降;而采用方案IV制备的混合料,经过4次冻融循环后,TCSR仍在85以上,水稳定性能已接近于石灰岩沥青混合料.多次冻融劈裂试验考察了各种方案下沥青昆合料在抗水损害方面的耐久性,采用重交沥青或重交沥青加水泥制备的片麻岩沥青混合料,在抗水损害方面的耐久性明显不足,而改性沥青配制的片麻岩沥青混合弗中掺加水泥后,耐久性则十分优异.3.2控制空隙率后多次冻融试验通过调整击实次数,对不同空隙率下的混合料进行多次冻融试验.在试验时,增加方案VI,即片麻岩AC一20F沥青混合料,并使用改性沥青和水泥.试验结果见表7.由表7中测试数据可以看出,在双面击实35次的情况下,混合料空隙率在7左右,采用普通沥青配制的AC一20C一片麻岩沥青混合料(方案I),经过2次冻融循环后只有5O.2%,无法满足路面使用要求.在片麻岩沥青混合料中掺加水泥后,其抗水损害性能有明显提高.采用改性沥青后,其冻融劈裂强度比有明显上升,但随着循环次数的上升,试验结果仍有较明显的下降.在改性沥青配制的AC一20C片麻岩沥青混合料中掺加水泥(方案IV)后,经过3次冻融循环后冻融劈裂强度2010年第4期敖亦兵等:利用片麻岩制备高等级路面沥青混合料研究77比仍然保持70以上,已接近于石灰岩沥青混合料,充分体现了该方案在抗水损害方面的优越性.此外,对改性沥青配制的AC一20F片麻岩沥青混合料的测试可以看出,通过增加细集料,适当增加沥青用量,降低沥青混合料的空隙率,混合料的水稳定性较AC一20C型有一定的提高.表7不同空隙率片麻岩沥青混合料冻融劈裂试验结果*平行试验3个试件中有1个已溃散,取2个试件的平均值.4结语当采用酸性集料铺设沥青路面时,通过采用改性沥青并掺加水泥,其水稳定性能有较大幅度提高,接近石灰岩沥青混合料水平,能够满足规范对改性沥青混合料的要求;若将混合料级配设计为F型,目标空隙率调整为35,并在施工过程中保证混合料的压实度(早期路面实际空隙率控制在60,4以下),路面将具有更为优异的抗水损害性能,能够在很大程度上预防路面早期水损害的发生.参考文献1沙庆林.高速公路沥青路而早期破坏现象及预防M.北京:人民交通出版社,2007.2贾渝,张全庚.沥青路面水损害的研究J.石油沥青,1999(3):2227.r3BoudIreauRL.TestmethodtOdeterminethedegreeofasphaltstrippingfromaggregateD3.USA:OregonStateUniversity,1989.43王抒音,谭忆秋,包秀宁,等.用冻融循环劈裂比评价沥青混合料抗水损害能力J3.哈尔滨建筑大学学报,2002,35(5):123-l26.53王抒音,周纯秀.提高沥青一酸性集料抗水损害的试验研究J.中国公路.2003,16(1):6-9.ResearchonHighGradeAsphaltPavementofGneissAoYibing,YangZhiqiang.,Yangfan,WuXuewei.,DingQingjun(1.Wuhan-YingshanExpresswayProjectConstructionHeadquartersofHubei,Luotian438600,China2.CCCCSecondHighwayEngineeringCo.,Ltd.,Xian710065,China;3.CCCCSecondHighwayConsultantsCo.Ltd.,Wuhan430056,Chuna;4.WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430070,China)Abstract:Themoisturesusceptibilityofasphaltmixtureswerestudiedwithvariousantistrippingmethods,accordingtothepoorwaterstabilityofasphaltmixturewithacidityaggregate.ComparativetestsindicatedthatconventionaltestssignificantlylackeffectivenessanddiscriminabilityinevaluatingwaterstabilitYofasphaltmixturewithacidityaggregate.Theimprovedmethodintroducedtoevaluateasphaltmixtureforr