高寒地区橡胶沥青混合料施工温度衰减特性_蔡相连.pdf
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1、公路 年月第期 基金项目:青海省交通运输厅科技项目,项目编号 ;青海省科技计划项目,项目编号 收稿日期:文章编号:()中图分类号:文献标识码:高寒地区橡胶沥青混合料施工温度衰减特性蔡相连,王昊宇,王敏,关博文,熊锐(青海威远路桥有限责任公司海东市 ;长安大学材料科学与工程学院西安市 )摘要:采用动态剪切流变试验()、布氏黏度试验、和易性试验等,研究基质沥青与橡胶沥青的温度敏感性,以及橡胶沥青混合料的施工温度范围、衰减特性;采用红外光谱()、扫描电镜()等手段,分析基质沥青与橡胶沥青混合料温度衰减机理。结果表明:橡胶沥青混合料最佳拌和及碾压温度范围为 及 ;环境温度为时,基质沥青混合料与橡胶沥青
2、混合料的安全运输时间分别为 、;环境温度为 时,基质沥青混合料与橡胶沥青混合料的安全运输时间分别为 、;基质沥青的温敏性高于橡胶改性沥青,橡胶改性沥青内部可产生溶胀且交联形成网状结构,进而有效降低沥青温度敏感性。关键词:道路工程;高寒地区;橡胶沥青;橡胶沥青混合料;温度衰减特性;和易性高寒地区由于低温持续时间长、昼夜温差大、紫外辐射强等气候特点对路面提出更高要求,。研究发现,橡胶沥青因具有良好的抗裂性、耐老化性及高低温稳定性等路 用 性能 而广 泛 应 用 于 高 寒 地区;同时,橡胶沥青的使用可解决环境压力、降低筑路成本,。刘占良等 在四川高寒地区进行试验发现,型橡胶沥青的低温抗裂性能明显优
3、于基质沥青。谭忆秋等 综合考虑了橡胶沥青应力松弛能力及低温变形能力,提出了更为全面的评价橡胶沥青低温性能的指标。蒋汶玉等 通过在多因素耦合环境下研究,发现 改性沥青可有效改善橡胶沥青的耐久性及低温稳定性。李润状等 在东北季冻地区试验发现,橡胶复合改性沥青因具有良好的低温性能而适用于季冻区。赵艺为等 对橡胶复合改性沥青试验路进行了的跟踪试验,发现使用橡胶复合改性沥青能够有效解决季冻区重载交通路面车辙与开裂等问题。此外,研究人员在级配设计、制备、施工等方面也展开了相应研究,进一步推动着 沥青(橡胶改性沥青)的应用与发展。董立文等 通过优化设计,提出了适用于高寒地区的 沥青混合料 工程设计级配范围。
4、张广泰等 指出,活化温度为 时 沥青综合力学性能最好。张琛等 发现热再生沥青混合料的工作和易性与温度呈正相关,且 级配的工作和易性要优于 级配。等,将沥青混合料用于基层与面层之间(阻尼沥青混合料),用以减弱因交通荷载引起的路面振动与噪声,且基于 法提出了一种新的阻尼沥青混合料的制备方法,从而提高阻尼沥青混合料的抗车辙能力。本文就高寒地区橡胶沥青混合料施工温度衰减特性进行探究,重点分析基质沥青与橡胶沥青的温度敏感性,明确橡胶沥青混合料的温度衰减规律并预判合理施工温度范围。在此基础上,采用微细观测试手段,探究基质沥青与橡胶沥青沥青混合料温度衰减机理。试验方法 试验材料 沥青基质沥青为 号沥青,技术
5、指标如表。橡胶粉橡胶粉由废旧载重子午线轮胎经常温粉碎加工制备而 成。依 照 路 用 废 胎 硫 化 橡 胶 粉()对其测试,试验结果如表。橡胶沥青 年第期蔡相连等:高寒地区橡胶沥青混合料施工温度衰减特性表 号沥青性能指标技术指标测试结果技术要求 试验方法 针入度 延度 软化点 溶解度 闪点 后质量损失 残留延度 残留针入度比 橡胶沥青采用 号沥青加入 胶粉(目)改性制成。依照 公路工程废胎胶粉橡胶沥青()对橡胶沥青技术性能进行测定,其技术要求及实测值见表。橡胶沥青生产工艺见图。橡胶沥青混合料粗细集料均为玄武岩,其各项技术指标如表所示。由于高寒地区具有低温持续时间长的特点,本文选用 骨 架 密
6、实型断 级配沥 青 橡 胶 混 合 料()。表橡胶粉主要技术指标技术指标相对密度金属含量灰分含量丙酮抽取物含量炭黑含量橡胶烃含量技术要求 试验结果 表橡胶沥青性能指标技术指标 针入度 软化点延度 弹性恢复 黏度 抗剪强度 离析(软化点差)黏温回归系数值实测值 技术要求 图橡胶沥青生产工艺表集料性能指标集料类型指标指标要求测试结果粗集料表观相对密度 吸水率 坚固性 针片状颗粒含量 水洗法 颗粒含量 细集料表观相对密度 坚固性()含泥量(的含量)砂当量 试验方法 试验 试验用于测试基质沥青与橡胶沥青的复数模量。复数模量指数()用于表征沥青的温感特性,绝对值越大,相应沥青温度敏感性越高。其计算公式如
7、式()所示:()式中:为复数模量,;为复数模量指数;为温度,;为常数。橡胶沥青混合料施工温度范围研究首先,测定出基质沥青的黏温曲线,依照 公路工程沥青及沥青混合料试验规程()(文中简称规范)中对沥青黏度与施工温度关系的规定,明确基质沥青混合料的施工温度;其次,为检验混合料的工作性,本试验选用和易性试验仪 对其进行测试,过程如图所示;最后,绘制出相应的扭矩温度曲线,以基质沥青混合料施工温度对应扭矩为参考,推导出橡胶沥青混合料的施工温度。图沥青混合料和易性试验 橡胶沥青混合料施工温度衰减特性研究本文参照青海省热月的平均气温,采用可程式恒温恒热阳光试验机(图)控制环境温度分别为、,将基质沥青及橡胶沥
8、青试样()均加热至 ,使用多路温度仪采集沥青试样中部温度衰减数据,比较两种沥青的温度衰减能力,见图。图可程式恒温恒热阳光试验机图沥青混合料温度衰减测试为模拟沥青混合料的现场运输条件,采用可程式恒温恒热阳光试验机控制环境温度分别为及,将已制备好的 沥青混合料依次装入 的铁制试模中。使用多路温度仪采集距试模底部中心高度为()、()、()、()、()处,距试模边缘 处,距底部高度()处及环境()温度衰减数据,以温度时间线性拟合方程系数的绝对值()为评价指标,通过对比不同位置基质沥青混合料与橡胶沥青混合料的温度衰减特性,确定两种混合料的安全运输时间。微观机理分析借助 傅 立 叶 红 外 光 谱()、电
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