硅藻土对橡胶改性沥青混合料路用性能的影响研究.pdf
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1、82卜春锋 硅藻土对橡胶改性沥青混合料路用性能的影响研究硅藻土对橡胶改性沥青混合料路用性能的影响研究卜春锋(平顶山市公路交通勘察设计院,河南平顶山 467000)摘要:为探讨硅藻土用量对于橡胶沥青混合料路用性能的影响,基于车辙试验、低温弯曲试验和冻融劈裂强度试验等一系列室内试验,以 18%橡胶沥青为对照组,研究了不同用量(8%、10%、12%、14%、16%)硅藻土与 18%橡胶粉对复合改性沥青混合料高温稳定性、低温性能及水稳定性的影响规律。试验结果表明:适量的硅藻土不仅可提高复合改性沥青混合料的高温抗车辙和抗永久变形能力,还能增强沥青混合料在低温抗裂性能与抗水损害性能,综合各方面性能变化趋势
2、及经济性,建议硅藻土用量为 12%。关键词:道路工程;硅藻土;橡胶粉;沥青混合料;路用性能中图分类号:U 414Study on the Infl uence of Diatomite on the Pavement Performance of Rubber Modifi ed Asphalt MixtureBU Chun-feng(Pingdingshan Highway Transportation Survey and Design Institute,Pingdingshan 467000,Henan,China)Abstract:In order to explore the in
3、fl uence of diatomite content on the pavement performance of rubber asphalt mixture,based on a series of indoor tests such as rutting test,low temperature bending test and freeze-thaw splitting strength test,taking 18%rubber asphalt as the control group,the infl uence of diff erent dosage(8%,10%,12%
4、,14%,16%)diatomite and 18%rubber powder on the high-temperature stability,low temperature crack resistance and water stability of composite modifi ed asphalt mixture were studied.The test results show that not only the high-temperature rutting resistance and permanent deformation resistance of the c
5、omposite modifi ed asphalt mixture have been improved,but also the low-temperature crack resistance and water damage resistance of the asphalt mixture have been enhanced.Based on the performance change trend and economy of all aspects,the dosage of diatomite is recommended to be 12%.Key words:road e
6、ngineering;diatomite;rubber powder;asphalt mixture;road performance近年来,为改善沥青路面受复杂环境、超载现象等出现裂缝、车辙等早期病害的现状,研发人员不断从新材料选择、路面结构优化等方面着手,寻求性能高、耐久性强的新型沥青路面。目前高等级道路工程建设中使用最多的沥青改性剂是聚合物 SBS,尽管 SBS 改性沥青混合料在高低温及水稳定性能方面优势明显,但其原材料制备工艺较为复杂,材料价格昂贵,道路建设成本较高1-2。据不完全统计,每年因汽车维修或报废产生的废旧橡胶轮胎数高达 10 亿余条,成为影响空气环境的“黑色污染物”3。有研
7、究表明4-5,废旧轮胎经过处理后可作为沥青改性剂,制备的橡胶沥青可改善沥青路面的高低温性能和抗老化性能,而且可减少汽车行驶过程中的噪声,只是在抗水损害性能方面具有不利影响。废旧橡胶的再生利用不仅降低了环境污染程度,而且在沥青路面建设中具有良好的应用前景。硅藻土是一种天然多孔的生物硅质沉积岩,主要成为为 SiO2,我国硅藻土储量较为丰富,仅次于美国,主要分布于吉林、云南、河北、福建等十多个省份。研究发现5-6,在沥青中加入硅藻土可有效提高沥青混合料的高低温性能和水稳定性,应用前景较为广阔。基于废胶粉和硅藻土两种新材料特性,本研究尝试将两种材料进行复合,以发挥各自的优良性能,达到相互取长补短、提高
8、各方面性能的目的,通过将不同用量的硅藻土加入橡胶沥青中,分析了硅藻土用量对橡胶沥青混合料路用性能的影响。1 原材料及混合料配合比设计采用泰和沥青公司的 90 号 A 级道路石油沥青,按试验规程 JTG E20-2011 中试验方法对相关技术指标进行测试,其结果见表 1。相关研究表明7-8,6080 目橡胶粉在掺量为 18%20%时的各项性能表现优异,而高目数的橡胶粉价格较贵,因此本研究选取 60 目橡胶粉作为试验研究对象,其物理技术指标见表 2。300#硅藻土选自吉林长白山地区,其外观为白色粉末状,SiO2含量不低于 87.5%,密度在 2.152 左右,pH 值为 810。矿料在沥青混合料中
9、起着重要的骨架作用,是影响沥青路面性作者简介:卜春锋,本科,高级工程师,主要从事道路桥梁及市政道路设计研究方向工作。合成材料老化与应用2023 年第 52 卷第 3 期83能的重要指标,采用性能优良的玄武岩粗集料和石灰岩细集料作为试验用集料,选择石灰岩磨细的矿粉作为填料,粗细集料及矿粉的各项性能都满足技术要求。表 1 AH-90 道路石油沥青技术指标Table 1 Technical indexes of AH-90 road petroleum asphalt评价指标试验结果指标要求针入度(25,5s,100g)/0.1cm9380100软化点(环球法)/43.642延度(15)/cm100
10、100密度(25)/(g/cm3)1.065实测RTFOT 残留物质量变化/%0.26-0.80.8残留针入度比(25)/%6157表 2 橡胶粉技术性能Table 2 Technical Performance of rubber powder项目相对密度/(g/cm3)水分/%金属含量/%纤维含量/%实测值1.11.310.051技术要求1.220.510.0260.58选择 AC-13 级配作为验证改性沥青混合料性能的矿料级配,其级配组成见表 3,根据级配组成及初拟油石比,在室内成型标准马歇尔试件,分别确定出 18%橡胶沥青、硅藻土/橡胶复合改性沥青混合料的最佳油石比分别为5.81%、6
11、.42%。表 3 AC-13 矿料级配Table 3 AC-13 mineral aggregate gradationAC-13级配不同筛孔大小(mm)的通过率/%1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075级配上限100100856850382820158级配下限100906828241510754合成级配10097825431211510752 混合料路用性能分析硅藻土的用量大小对于橡胶改性沥青混合料的性能具有很大的影响,为了进一步分析硅藻土/橡胶复合改性沥青混合料的最优性能,以确定硅藻土的最佳掺量,本研究选取 8%、10%、12%、14%和 16%五种硅藻土
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