桥面铺装玄武岩纤维橡胶复合改性沥青混合料的路用性能研究.pdf
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1、72牛宗胜 桥面铺装玄武岩纤维橡胶复合改性沥青混合料的路用性能研究桥面铺装玄武岩纤维橡胶复合改性沥青混合料的路用性能研究牛宗胜(北京市首发高速公路建设管理有限责任公司,北京 100071)摘要:通过将不同掺量的玄武岩纤维和橡胶颗粒进行单掺、复掺制备 AC-20 级配桥面铺装沥青混合料,采用高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验,对玄武岩纤维橡胶复合改性沥青混合料的路用性能展开综合考察,研究结果表明:玄武岩纤维能够明显改善沥青混合料的高温抗车辙变形性,而橡胶能够有效增强沥青混合料的低温抗裂性与水稳定性;将玄武岩纤维和橡胶进行复掺可综合提升沥青混合料的路用性能,推荐采用掺量为
2、 4%的玄武岩纤维和 3%的橡胶颗粒复合改性,有利于提升桥面铺装沥青混合料的服役质量及使用性能。关键词:桥面铺装;沥青混合料;玄武岩纤维;橡胶;路用性能中图分类号:U 414Study on Road Performance of Basalt Fiber and Rubber Composite Modifi ed Asphalt Mixture for Bridge Deck PavementNIU Zong-sheng(Beijing First Expressway Construction Management Co.,LTD.,Beijing 100071,China)Abstra
3、ct:The AC-20 graded asphalt mixture for bridge deck pavement is prepared by mixing basalt fiber and rubber particles with diff erent amounts,the road performance of basalt fi ber and rubber composite modifi ed asphalt mixture was comprehensively investigated by using high-temperature rutting test,lo
4、w-temperature beam bending test,immersion Marshall test and freeze-thaw splitting test,the results show that basalt fi ber can signifi cantly improve the high-temperature rutting resistance of asphalt mixture,while rubber can eff ectively enhance the low-temperature cracking resistance and water sta
5、bility of asphalt mixture;The composite blending of basalt fi ber and rubber can comprehensively improve the pavement performance of asphalt mixture.It is recommended to use 4%basalt fi ber and 3%rubber particles to improve the service quality and service performance of asphalt mixture for bridge de
6、ck pavement.Key words:bridge deck pavement;asphalt mixture;basalt fi ber;rubber;road performance由于沥青混合料路面具有施养简捷、平整耐磨、行车舒适等优势,故在我国桥面铺装建设工程中得到广泛的应用1-3。在长期重载、湿度、温度等因素耦合作用下,桥面铺装层的沥青混合料容易产生车辙、开裂、拥包等病害,严重影响到沥青路面的使用质量及寿命4-5。为了改善桥面铺装沥青混合料的使用性能,国内路桥工作者对此进行了一些研究,如:李黎明等6探讨了集料强度对钢桥面铺装环氧沥青混合料疲劳性能的影响规律,认为辉绿岩集料能够有
7、效改善环氧沥青混合料的疲劳性能;鲁华英等7以港珠澳大桥桥面铺装工程为例,采用室内试验对桥面铺装浇注式沥青混合料的性能进行了优化研究,并确定了其最佳配合比;顾晓燕等8采用低温弯曲试验与疲劳试验,系统评价了不同掺量聚酯纤维改性环氧沥青混凝土的低温抗裂性及抗疲劳性,结果表明 0.3%聚酯纤维能够有效提升桥面铺装沥青混合料的柔性与韧性;魏志峰9探讨了木质素纤维和聚酯纤维单掺、复掺对桥面铺装环氧沥青混合料路用性能的影响,认为掺量为 1.2%的木质素纤维与 1.8%的聚酯纤维复掺能够有效改善沥青混合料的路用性能。本文通过将不同掺量的玄武岩纤维和橡胶颗粒进行单掺、复掺制备 AC-20 级配桥面铺装沥青混合料
8、,采用高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验及冻融劈裂试验,针对玄武岩纤维橡胶复合改性沥青混合料的路用性能展开系统研究,以期为同类沥青混合料的设计及工程应用提供指导与借鉴。1 试验部分1.1 原材料沥青选用 SBS 改性沥青,经检测其性能指标见表1;粗集料选用粒径为 4.7521 mm 的玄武岩碎石,细集料选用粒径小于 4.75mm 的玄武岩矿粉,粗、细集料的技术指标见表 2;填料选用石灰石矿粉,其表观密度为作者简介:牛宗胜,本科,高级工程师,主要从事道路桥梁工程方面研究工作。合成材料老化与应用2023 年第 52 卷第 3 期732.72gcm-3,含水量为 29%,亲水系数为 41
9、,吸水率为13.7%,填料的各项技术指标均满足现行规范要求;纤维选用短切玄武岩纤维(BF),单丝直径为 12m,长度为 7mm,抗拉强度为 1820MPa,极限拉伸应变为 2.9%,弹性模量大于 8000MPa,含水量小于 0.1%;橡胶颗粒(RP)由废旧橡胶材料经破碎加工而成,其主要性能指标见表 3。表 1 SBS 改性沥青的基本技术指标Table 1 Basic technical indexes of SBS modified asphalt检测项目试验结果规范要求针入度(25)/0.1mm55.74060软化点/64.360延度(5)/cm3820135 粘度/(Pas)1.913.0
10、RTFOT 残留物质量变化/%0.03-1.01.0针入度比(25)/%7865残留延度(10)/cm2715表 2 粗细集料的主要技术指标Table 2 Main technical indicators of the coarse and fine aggregates项目粗集料细集料9.521 mm4.759.5 mm2.364.75 mm02.36 mm密度/(gcm-3)2.832.762.752.72压碎值/%21.622.822.7磨耗值/%14.313.712.9吸水率/%0.282629砂当量/%81表 3 橡胶的主要技术指标Table 3 Main technical in
11、dicators of rubber项目检测结果粒径/mm2.384.75密度/(gcm-3)1.15硬度66水分含量/%0.281.2 试验方案试验采用 AC-20 级配类型进行玄武岩纤维橡胶复合改性沥青混合料的配合比设计,其目标级配曲线如图 1所示。玄武岩纤维和橡胶颗粒采用单掺、混掺的方式添加至沥青混合料内,玄武岩纤维的掺量分别为 0%、2%、4%、6%,橡胶颗粒掺量分别为 0%、2%、3%、4%,通过采用高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来综合评价玄武岩纤维橡胶复合改性沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性。?图 1 AC-20 沥青混合料级配曲线Fig.
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