高模量沥青混合料BBME-13在上面层应用性能研究.pdf
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1、2023年8 月石油沥青PETROLEUMASPHALT第37 卷第4期高模量沥青混合料BBMIE13在上面层应用性能研究王强,曾赞,张玲”,张成雪(1.北京市城市道路养护管理中心,北京10 0 0 6 9;2.西安众力沥青有限公司,西安7 10 0 7 5)摘要:对比分析了高模量沥青混合料BBME-13和SBS改性沥青混合料AC-13在级配、高温稳定性、低温抗裂性、抗水损、动态模量、疲劳寿命方面的差异。结果显示:BBME的动态模量达16 2 6 2 MPa,较AC-13提升了130.5%;7 0 动稳定度超6 0 0 0 次/mm,较AC-13提升了6 8.4%;低温弯曲破坏应变两者基本一致
2、,均超2 8 0 0 8。表明BBME-13在满足低温条件下,其抗变形能力、抗疲劳性能更突出,用于上面层可提升路面性能、延长路面使用寿命。关键词:高模量沥青混合料上面层路用性能动态模量疲劳性能高模量沥青混合料能提升沥青路面沥青层在高温极端气候、重载超载及渠化交通条件下的抗永久变形能力和抗疲劳能力 。其概念最早由法国提出,即动态模量(15,10 Hz)不小于14000MPa,疲劳寿命(10,2 5Hz,130 s)大于10 0 万次的沥青混凝土2 。国内最初对于高模量沥青混合料的定义模糊,常与抗车辙剂混淆,2 0 2 3年交通部发布实施行业标准沥青混合料改性添加剂第8 部分高模量剂(JT G/T
3、860.82023),其中定义高模量沥青混合料是20、10 H z 动态模量130 0 0 MPa,15、10Hz、10 0 万次加载条件下,疲劳失效应变不小于130s的沥青混合料3。另外,陕西、山西、青海等地也发布实施了相关地方标准,其中定义高模量沥青混合料是2 0、10 Hz动态模量13000MPa,15、10 H z、2 30 下疲劳寿命次数不小于10 0 万次的沥青混合料4-6 。法国中央试验室的报告LPCBituminousMixturesDesignGuide显示,高模量沥青混合料分为表面层或联结层用高模量沥青混合料BBME和中面层、下面层或上基层用高模量沥青混合料EME7。其中B
4、BME的级配、孔隙率以及模量要求均不同于EME,作为表面层,BBME的级配更粗,以保障一定的构造深度,因此孔隙率更大,旋转压实试件孔隙率4%9%(容积法),动态模量要求不小于110 0 0 MPa,低于EME的140 0 0 MPa。目前国内对于高模量沥青混合料的研究及应用多集中于EME,如京沪高速、湖北硚孝高速、河南淮信高速、陕西合铜高速、安徽无岳高速、黑龙江哈肇高速、北京东四环和五环等高等级公路的中、下面层8 。但自2017年,BBME由于其出色的抗车辙能力9 已在国内青海G109、宁夏G244、G 110、陕西G107、福建G328、陕西合铜高速、西安昆明路快速路、西太一级路等项目的上面
5、层中应用10 实践证明,BBME具有良好的抗车辙、抗水损和抗疲劳开裂能力,且构造深度超过0.55mm,渗水系数小,是理想的表面层材料。本文针对高模量沥青混合料BBME-13与传统AC-13改性沥青混合料的路用性能展开对比研究。收稿日期:2 0 2 3-0 6-2 0作者简介:王强(198 3一),男,大学本科,高工。主要从事道路养护工程技术管理与研究工作。通信作者:张玲(198 5一),女,汉族,湖南长沙人,西安众力沥青有限公司技术总监,高级工程师,硕士,主要从事道路工程材料和技术研究工作。Em a i l:l u n w e n t o u-。第4期1沥青结合料BBME-13的沥青结合料采用
6、西安众力沥青公司提供的微粒化天然沥青HMB,技术指试验项目针人度(2 5,5s,10 0 g)(10-1m m)软化点/延度(2 5,5cm/min)/c m175运动黏度/(Pas)弹性恢复/%无机物粒径Dav/mDo/um存储稳定性,48 h离析软化点差/薄膜加热试验(16 3,7 5min)质量损失/%针人度比2 5/%延度(2 5,5cm/min)/c m试验项目针入度(2 5,5s,10 0 g)(10-1m m)软化点/延度(5,5cm/min)/c m135运动黏度/(Pas)弹性恢复/%存储稳定性,48 h离析软化点差/薄膜加热试验(16 3,7 5min)质量损失/%针人度比
7、2 5/%延度(5,5cm/min)/c m2级配与配合比设计根据欧洲标准,BBME分为BBME0/10和BBME0/14,欧洲标准筛孔下级配范围如表3所示,欧标只对关键筛孔6.3、2、0.0 6 3mm的通过率进行控制。与同公称最大粒径的EME0/10、EME0/14对比,可以发现BBME的级配偏粗,充分考虑了上面层抗滑性能的要求。本文参考陕西地标DB61/1332-2021天然沥青高模量混合料路面施工技术规范中的BBME-13级配范围,见图 1。如图1所示,BBME13与BBME0/10的关键筛孔通过率基本一致,但BBME13的筛孔已经完全转换为国内标准集料筛孔尺寸,有利王强,等高模量沥青
8、混合料BBME-13在上面层应用的性能研究为结合料,技术指标见表2。表1高模量天然沥青HMB技术指标技术要求203560253.0605122.50.56510表2 SBSI-C改性沥青技术指标技术要求60 8055303.0652.51.06020于该技术在国内的推广实施。且BBME的级配范围基本在AC范围内,级配区间更窄,0.0 7 5mm筛孔的通过率稍高。这与高模量沥青混合料的高油石比、低孔隙率的组成特性相关表3欧洲标准筛孔尺寸下BBME及EME的级配范围通过下列筛孔(mm)的质量百分率/%混合料类型6.3BBME 0/1045 68BBME 0/1447 58EME 0/1050 70
9、EME 0/1450 70根据表4的级配范围,分别设计BBME25标见表1。AC-13采用市场常见的SBSI-C改性沥青实测值2782781.231854.27710.2551.2-0.327919实测值6783.0452.241901.0-0.216823试验方法T0604T0606T0605T0620TO662激光粒度仪测粒径T0661T0609T0609、T 0 6 0 4T0609、T 0 6 0 5试验方法T0604T0606T0605T0620T0662T0661T0609T0609、T 0 6 0 4T0609、T 0 6 0 542273925 3525 3840 602538
10、5.4 7.70.0636.3 7.26.3 7.25.4 7.72613、A C-13的级配,级配曲线图如图2 所示。按照设计级配,通过马歇尔试验双面击实7 5次,根据目标孔隙率确定BBME13和AC-13的最100.090.080.070.0%/率其60.050.040.030.020.010.069058图1BBME0/10与BBME-13的级配范围曲线表4BBME与AC级配范围对比通过下列筛孔(mm)级配19BBME-13AC-133路用性能3.1水稳性能在最佳油石比下,分别成型BBME13和AC-13马歇尔试件进行冻融劈裂试验,试验结果如表5所示。由表5可知,AC-13沥青混合料和B
11、BME石油沥青佳油石比分别为5.6%和5.0%,其中BBME-13的目标孔隙率为2.5%,AC13的目标孔隙率为4%。AC-13上限AC-13下限BBME-13上限BBME-13下限BBME0/10上限BBME0/10下限282筛孔尺寸/mm的质量百分率/%1613.210090 10010090 10068 85100AC-13上限?AC-13合成级配80BBME-13下限%/率604020010.0752023年第37 卷2649.54.7539 6038 68AC-13下限BBME-13上限BBME-13合成级配0.150.30图2BBME-13和AC-13的级配曲线图-13高模量沥青混
12、合料抗水损指标优异,TSR值均超过90%。但冻融前BBME13的劈裂抗拉强度较AC13沥青混合料提升约1MPa,BBME-13具有更强的抗拉强度。3.2高温稳定性分别制备BBME-13、A C-13的30 0 mm2.3628 4324 500.601.18筛孔尺寸/mm1.1815382.364.750.610289.50.372013.20.1551516.00.0756.5 7.548第4期300mm50mm的车辙板,进行6 0、0.7MPa和7 0、0.7 MPa下的动稳定度试验,两种混合料不同温度条件下的车辙试验动稳定度结果如图3所示。表5BBME-13和AC-13的TSR结果项目B
13、BME-13未冻融循环试件劈裂抗拉强度/MPa2.242.242.232.182.17均值2.21冻融循环试件劈裂抗拉强度/MPa2.012.012.002.022.00均值2.00冻融劈裂强度比/%90.510000607078948000F60004000F2000FO图3两种沥青混合料不同温度车辙试验结果由图3可知,6 0 下两种沥青混合料的动稳定度结果相差不大,均超过6 0 0 0 次/mm。但70条件下,BBME-13的动稳定度比AC-13高6 8.4%,仍在6 0 0 0 次/mm以上。对比两个不同温度下的数据可以发现,当试验条件从6 0提升至7 0 时,AC-13动稳定度衰减更快
14、,达到48.9%,而BBME13只衰减了2 0.2%。说明在极端高温状态下,高模量沥青混合料的抗车辙能力更突出。3.3低温抗裂性将车辙板切割成2 50 mm30mm35mm王强,等高模量沥青混合料BBME-13在上面层应用的性能研究AC131.341.371.381.351.351.361.121.101.121.121.151.1290.0851167884032AC-13混合料类型27的小梁试件,分别测试AC-13、BBM E-13在-10下的低温弯曲破坏应变值。试验结果如图4所示。4000350030002500200015001000500图4不同沥青混合料低温试验结果由图4可知,BB
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