（道路與鐵道工程專業(yè)論文）國(guó)產(chǎn)硬質(zhì)瀝青在澆注式瀝青混凝土中的應(yīng)用研究.pdf

摘要 硬質(zhì)瀝青針入度低 高溫性能相對(duì)于高標(biāo)號(hào)瀝青更為優(yōu)越 在德國(guó) 日本等大跨徑鋼橋 面澆注式瀝青混凝土鋪裝中應(yīng)用較為廣泛 取得了良好的使用效果 本研究采用國(guó)產(chǎn)硬質(zhì)瀝 青作為澆注式瀝青混凝土的膠結(jié)料 借鑒國(guó)內(nèi)外的澆注式瀝青混凝土的成功經(jīng)驗(yàn) 采用大量 室內(nèi)試驗(yàn)深入研究適合我國(guó)氣候交通特征的硬質(zhì)瀝青澆注式瀝青混凝土的性能 本研究參照我國(guó)現(xiàn)行瀝青技術(shù)規(guī)范以及德國(guó) 日本對(duì)澆注式瀝青混凝土中瀝青膠結(jié)料的 性能要求以及安慶長(zhǎng)江大橋鋼橋面鋪裝確定的膠結(jié)料的一些指標(biāo) 通過(guò)大量系統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn) 研究 比選確定三種硬質(zhì)瀝青一一國(guó)產(chǎn)直餾硬質(zhì)瀝青 p m b 4 5 改性瀝青 德國(guó)進(jìn)口p m b 2 5 改 性瀝青 分別摻加適量的湖瀝青作為本研究的膠結(jié)料 本研究在深入分析國(guó)內(nèi)外澆注式瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)關(guān)鍵要素的基礎(chǔ)上 提出了比較 合理的澆注式瀝青的配合比設(shè)計(jì)方法和試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo) 通過(guò)貫入度試驗(yàn) 高溫車轍試驗(yàn) 不 同溫度的極限彎曲試驗(yàn)以及小梁疲勞試驗(yàn) 評(píng)價(jià)采用三種硬質(zhì)瀝青膠結(jié)料的澆注式瀝青混凝 土的性能 試驗(yàn)結(jié)果顯示幾種混合料彎曲性能和抗疲勞性能均較好但其高溫性能一般 改性 硬質(zhì)瀝青性能優(yōu)于直餾硬質(zhì)瀝青 最后 本研究通過(guò)復(fù)合改性的方式 進(jìn)一步提高國(guó)產(chǎn)直餾硬質(zhì)瀝青的性能 通過(guò)相應(yīng)的 試驗(yàn)考察了在國(guó)產(chǎn)直餾硬質(zhì)瀝青摻加不同改性劑后 澆注式瀝青混凝土的性能變化 通過(guò)試 驗(yàn)發(fā)現(xiàn)摻加改性劑可以明顯提高澆注式瀝青混凝土的高溫抗車轍性能 對(duì)其低溫和抗疲勞性 能也有一定的改善 關(guān)鍵詞 硬質(zhì)瀝青澆注式瀝青混凝土 配合比設(shè)計(jì)路用性能復(fù)合改性 a b s t r a c t h a r db i t u m e nh a sal o wp e n e n r a t i o na n dh a sb e t t e rh i g ht e m p e r a t u r ep e r f o r m a n c e t h a ns o f tb i t u m e n i ti sw ii d l yu s e di ng u s s a s p h a l ti ng e r m a n ya n di nj a p a n t h e r e s e a r c hd i dal o to fi n d o o rt e s t so nt h eg u s s a s p h a i tu s e dh a r db i t u m e na st h eb i n d e r w h i c hc a ns a t i s f yt h es p e c i a lc l i m a t ea n dt r a f f i cc h a r a c t e ri nc h i n a r e f e r r i n gt o t h eo v e r s e a su s e f u le x p e r i e n c e a c c o r d i n gt ot h es p e c i f i c a t i o no nt h eb i n d e ri no u rc o u n t r y al o to fb i n d e r t e s t sw e r ed o n e b a s e do nt h er e s u l t sa n dt h eb i n d e rs p e c i f i c a t i o ni ng e r m a n ya n d j a p a n t h er e s e a r c hc h o s e dt h r e ek i n d so fh a r db i t t m e n s t r a i g h th a r db i t u r e e n p r o d u c e di no u rc o u n t r y p m b 4 5b i t u m e nm a d ei no a rl a ba n dp m b 2 5i m p o r t e df r o mg e r m a n y a st h eb i n d e ro f t h eg u s s a s p h a l t b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h eg u s s a s p h a l tm i x t u r ed e s i g ni na n d 曲r o a d t h ep a p e r p r e s e n t sm o r er e a s o n a b l em i x t u r ed e s i g nm e t h o d sa n dt e s ti n d e x e s t h ep a v e m e n t p e r f o r m a n c eo fg u s s a s p h a l tw i t ht h r e ek i n d so fh a r db i t m e nw a se v a l u a t e db y w o r k a b i l i t yt e s t i n d e n t a t i o nt e s t r u t t i n gt e s t b e n d i n gt e s ta n df a t i g u et e s t t h e r e s u l t ss h o w e dt h a tt h em i x t u r e sh a v ee x c e l l e n tp a v e m e n tp e r f o r m a n c ee x c e p tt h e i r h i g ht e m p e r a t u r ep e r f o r m a n c e i no r d e rt oi m p r o v et h eh i g ht e m p e r a t u r ep e r f o r m a n c eo fg u s s a s p h a l tw i t h s t r a i g h th a r db i t m e nm a d ei no u rc o u n t r y t h ep a p e rp r e s e n t sac o m p o s i t e m o d i f i e d m e t h o dw i t ht w ok i n d so fm o d i f i e r t h er e s u l t sa r ee x c i t e d e s p e c i a l l yt h eh i g h t e m p e r a t u r ep e r f o r m a n c eo f t h eg u s s s a s p h a i t k e yw o r d s h a r db i t u m e ng u s s a s p h a l t m i x t u r ed e s i g np a v e m e n tp e r f o r m a n c e c o m p o s i t e m o d i f i e d 學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得 的研究成果 盡我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外 論文中不包含 其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果 也不包含為獲得東南大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu) 的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料 與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均 己在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意 簽名 盜堡壘日期 曲 弓 關(guān)于學(xué)位論文使用授權(quán)的說(shuō)明 東南大學(xué) 中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所 國(guó)家圖書館有權(quán)保留本人所送交學(xué)位 論文的復(fù)印件和電子文檔 可以采用影印 縮印或其他復(fù)制手段保存論文 本人 電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致 除在保密期內(nèi)的保密論文外 允許論 文被查閱和借閱 可以公布 包括刊登 論文的全部或部分內(nèi)容 論文的公布 包 括刊登 授權(quán)東南大學(xué)研究生院辦理 簽名 燃導(dǎo)師簽名 趁冬 e t期 圭翌 絲王 第一章緒言 1 1 概述 第一章緒言 鋼橋面鋪裝是一個(gè)世界性的難題 作為大跨徑鋼橋的關(guān)鍵技術(shù) 橋面鋪裝的研究工作受 到國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工程界的高度重視 世界上很多國(guó)家都投入大量的人力物力財(cái)力去進(jìn)行研 究開發(fā) 期望使鋼橋橋面能擁有更好的使用條件和更長(zhǎng)的使用壽命 硬質(zhì)瀝青作為一種性能 優(yōu)良的膠結(jié)料在以德 日為代表的鋼橋面鋪裝澆注式瀝青混凝土中獲得了廣泛的應(yīng)用 取得 了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 1 2 3 l 硬質(zhì)瀝青的發(fā)展與澆注式瀝青的發(fā)展是緊密聯(lián)系在一 起的 伴隨著國(guó)內(nèi)對(duì)大跨徑橋梁橋面鋪裝的探索的深入 從江陰大橋 勝利黃河大橋 到安慶 大橋 再到我國(guó)第一座跨海大橋東海大橋 澆注式瀝青混凝土技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛 探索性 能優(yōu)良 適合我國(guó)惡劣氣候和繁重交通的澆注式瀝青混凝土橋面鋪裝迫在眉睫 硬質(zhì)瀝青在 國(guó)外大跨徑橋面鋪裝中獲得了成功的應(yīng)用 這對(duì)我國(guó)的澆注式瀝青混凝土的研究是一個(gè)較好 的啟示 當(dāng)前我國(guó)大跨徑橋梁建設(shè)事業(yè)迅速發(fā)展 以及國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn) 獲得國(guó)產(chǎn)硬 質(zhì)瀝青經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)也是可行的 采用國(guó)產(chǎn)硬質(zhì)瀝青做膠結(jié)料 研究適合我國(guó)國(guó)情的澆注式瀝 青混凝土大跨徑鋼橋面鋪裝技術(shù)具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值 1 2 國(guó)內(nèi)外硬質(zhì)瀝青的應(yīng)用概況 本研究的硬質(zhì)瀝青泛指針入度為2 0 4 0 0 1 m m 的瀝青 包括直餾道路瀝青和通過(guò)各 種改性方式獲得的瀝青 該種瀝青針入度低 軟化點(diǎn)高 相對(duì)于高標(biāo)號(hào)的瀝青有更好的高溫 穩(wěn)定性 在國(guó)外都有比較成功的應(yīng)用 我國(guó)在2 0 0 4 年新頒布的公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范 j t j f 4 0 2 0 0 4 明確提出了a h 3 0 號(hào)瀝青 4 1 對(duì)我國(guó)硬質(zhì)瀝青的研究應(yīng)用有重要的意義 1 2 1 硬質(zhì)瀝青在路面面層及基層中的應(yīng)用 硬質(zhì)瀝青 在法國(guó)的生產(chǎn)應(yīng)用有將近四十年 在減少瀝青路面車轍和修筑硬質(zhì)瀝青基層 方面發(fā)揮了較好的作用 硬質(zhì)瀝青主要被用來(lái)生產(chǎn)高模暈瀝青混凝土 例如應(yīng)用于基層部分 的高模量基層混凝土e 呱 以及用于面層 蘑耗層部分的高模量向?qū)觔 b m e 1 7 0 年代法國(guó)重型汽車數(shù)量的快速增長(zhǎng) 要求瀝青混合料要具有更高的硬度以及更好的 抗塑性變形能力 這種需求使硬度更高的瀝青獲得了葷視 得到應(yīng)用 4 0 5 0 和6 0 7 0 號(hào)的 瀝青的制造始于1 9 6 6 年 在1 9 6 8 年 2 0 3 0 號(hào)的瀝青首次問(wèn)世 1 9 6 9 年9 月 法國(guó)道路 理事會(huì)發(fā)布了瀝青路面建設(shè)指導(dǎo)出版物中指出 較硬的瀝青一般只有在要求非?？量痰臈l件 下 高溫或交通流量極大 或?qū)r青型號(hào)有具體的要求時(shí)才考慮使用 直餾硬質(zhì)瀝青的有較好的高溫性能 但其低溫性能較差 如何發(fā)揮它的長(zhǎng)處 避免它的 短處 瀝青混凝土合理的設(shè)計(jì)是非常必要的 國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為不能把硬質(zhì)瀝青簡(jiǎn)單的認(rèn)為是 對(duì)瀝青混凝土中膠結(jié)料的簡(jiǎn)單替換 采用硬質(zhì)瀝青的混凝土需要專門的進(jìn)行設(shè)計(jì) 像法國(guó)研 究的高模量瀝青混凝土就具有較高的膠結(jié)料含量和較小的空隙率 且主要用于基層材料這些 東南大學(xué)碩士學(xué)位論文 特點(diǎn) 這樣設(shè)計(jì)主要用來(lái)彌補(bǔ)硬質(zhì)瀝青的低溫性能不佳所帶來(lái)的問(wèn)題 以期取得與傳統(tǒng)較高 標(biāo)號(hào)的瀝青混凝土相同的低溫性能 法國(guó)多年的經(jīng)驗(yàn)也認(rèn)為 可以通過(guò)瀝青的摻配或者聚合 物改性的方法解決硬質(zhì)瀝青低溫性能不佳的問(wèn)題 表i i 為法國(guó)生產(chǎn)的硬質(zhì)瀝青 老化前 的一些基本性能 5 表i i典型硬瀝青特征 老化前 等級(jí) 1 5 2 5lo 2 0 軟化點(diǎn)r b 6 66 6 7 2 針入度指數(shù) o 2 0 5 1 7 0 c 時(shí)的動(dòng)態(tài)粘度 p a4 2 07 0 0 0 c 時(shí)的剪切模量 m p a4 2 57 0 0 1 0 v 時(shí)的剪切模量m p a 1 8 03 0 0 2 0 時(shí)的剪切模量 i v p a7 01 1 0 6 0 c 時(shí)的剪切模量 f p f l0 40 4 伴隨著瀝青煉制工藝的進(jìn)步 優(yōu)質(zhì)國(guó)產(chǎn)直餾硬質(zhì)瀝青的生產(chǎn)己成為可能 國(guó)內(nèi)對(duì)硬質(zhì)瀝 青在中下面層的應(yīng)用也進(jìn)行了一些有意義的探索研究 表1 2 為東南大學(xué)陳軍等做的硬質(zhì)瀝 青混凝土抗車轍性能研究的結(jié)果 試驗(yàn)對(duì)用做中面層的3 種瀝青混合料 采用直餾硬質(zhì)瀝青 和s b 5 改性瀝青兩種不同類型的膠結(jié)料的抗車轍性能進(jìn)行了對(duì)比研究 1 表卜2 中面層瀝青混合料采用不同瀝青時(shí)車轍試驗(yàn)結(jié)果 油石比1 0 0 0 0 次車轍深動(dòng)穩(wěn)定度 混合料類型瀝青類型 度 m 次 m s b s 改性瀝青 2 5 8 04 2 4 5 s u p 2 0 4 5 國(guó)產(chǎn)硬質(zhì)瀝青 5 7 2 51 4 4 5 s b s 改性瀝青i 8 8 35 0 0 0 a c 一2 0 i 改進(jìn)型 4 5 國(guó)產(chǎn)硬質(zhì)瀝青 4 5 0 81 5 4 7 s b s 改性瀝青 5 1 4 42 1 4 7 a c 一2 0 i4 4 國(guó)產(chǎn)硬質(zhì)瀝青 7 8 6 91 0 6 2 采用國(guó)產(chǎn)直餾硬質(zhì)瀝青的三種類型混合料的動(dòng)穩(wěn)定度均大于8 0 0 次 m 滿足我國(guó)規(guī)范 對(duì)普通瀝青混凝土動(dòng)穩(wěn)定度的要求 但同時(shí)也可以看出 在高溫抗車轍性能方面 改性瀝青 混合料明顯優(yōu)于國(guó)產(chǎn)直餾硬質(zhì)瀝青 無(wú)論是動(dòng)穩(wěn)定度 還是l 萬(wàn)次車轍深度兩個(gè)指標(biāo) 改性 瀝青在抗車轍性能方面都有 定的優(yōu)勢(shì) 1 2 2 硬質(zhì)瀝青在澆注式瀝青混凝土中的應(yīng)用 1 2 2 1 鋼橋面鋪裝概述 2 第一章緒言 鋼橋面鋪裝是鋪設(shè)在鋼橋面板上 保護(hù)鋼板并提供保證汽車行駛要求的路面表面功能 厚度約3 5 8 0 m m 的單層或雙層構(gòu)造物 其一般由防銹層 防水粘結(jié)層 鋪裝層等構(gòu)成 在 行車荷載 風(fēng)載 溫度變化及鋼橋面局部變形等綜合因素影響下 其受力和變形遠(yuǎn)較道路路 面或機(jī)場(chǎng)道面復(fù)雜 因而對(duì)其強(qiáng)度 變形特性 溫度穩(wěn)定性 疲勞耐久性等均有更高要求 同時(shí)由于鋪裝所處的特殊位置 在使用性能上又提出重量輕 粘結(jié)性高 不透水等特殊要求 作為橋梁行車系的重要組成部分 橋面鋪裝的好壞直接影響到行車的安全性 舒適性 橋梁 耐久性及投資效益和社會(huì)效益 鋼橋面鋪裝技術(shù)在美國(guó) 英國(guó) 德國(guó)及日本等國(guó)家已有二十年的研究歷史 在國(guó)內(nèi)從 1 9 9 5 年開始將該技術(shù)作為一項(xiàng)課題進(jìn)行研究至今已有十幾年的歷史 鋼橋面鋪裝技術(shù)研究 是一項(xiàng)世界性難題 鋪裝使用條件異常嚴(yán)酷 其高溫穩(wěn)定性 抗疲勞開裂性 對(duì)鋼板變形的 追從性 層間粘接及完善的防排水體系等均有極高的要求 從鋪裝材料和施工方法角度來(lái)分 目前世界上主要采用的橋面鋪裝方案有四類 1 1 以德國(guó) 日本為代表的高溫拌合澆注式瀝青混凝土 g u a s a s h a l t 方案 以英國(guó)為代表 的瀝青瑪蹄脂混凝 l m a s t i ca s p h a l t 方案 也可以歸為澆注式瀝青混凝土一類 2 德國(guó)和我國(guó)近期采用的改性瀝青s m a 方案 s t o n em a s t i ca s p h a l t 3 以美國(guó)為代表的環(huán)氧樹脂瀝青 e p o x y a s p h a l t 混凝土方案 4 以及日本鋼橋面鋪裝上面層采用的改性瀝青密級(jí)配混凝土 d e n s eg r a d em o d i f i e d a s p h a l t 瀝青瑪蹄脂碎石 s m a 是一種密實(shí)結(jié)構(gòu)的瀝青混凝土 瀝青瑪蹄脂碎石與普通瀝青混 凝土相比 具有較好的高溫穩(wěn)定性 耐久性 低溫抗裂性和抗滑性 但還有3 5 的空隙 率 故在使用過(guò)程中對(duì)橋面防排水工作要求很高 我國(guó)曾在廣東虎門大橋 廈門的海滄大橋 武漢軍山長(zhǎng)江公路大橋采用了s m a 鋪裝形式 環(huán)氧瀝青混凝土是在瀝青中加入環(huán)氧樹脂 并經(jīng)過(guò)固化反應(yīng) 使瀝青性質(zhì)由熱塑性轉(zhuǎn)為 熱固性 從而使該材料具有很多優(yōu)良的性能 環(huán)氧瀝青混凝土具有很高的強(qiáng)度 其馬歇爾 穩(wěn)定度是一般瀝青混凝土的3 5 倍 還有很好的耐疲勞性能 良好的耐腐蝕性 但抗滑性 能較差 養(yǎng)護(hù)期較長(zhǎng) 南京長(zhǎng)江二橋 潤(rùn)揚(yáng)大橋 南京長(zhǎng)江三橋橋面鋪裝采用了這種形式 澆注式瀝青混凝土屬于懸浮式密實(shí)型結(jié)構(gòu)的瀝青混凝土 混合料具有細(xì)集料含量高 礦 粉含量高 瀝青含量高等特點(diǎn) 在混合料中骨料處于懸浮狀態(tài) 而且由于內(nèi)部宅隙率不連續(xù) 因此形成了澆注式瀝青混凝土不透水 耐凍融 耐油和抗老化的特點(diǎn) 同時(shí) 因?yàn)r青混凝土 變形能力強(qiáng) 與鋼橋面變形有很好的隨從性 整體性優(yōu)良 具有優(yōu)良的抗低溫開裂與抗疲勞 開裂性能 它的妊著特點(diǎn)是在施工溫度條件下 瀝青混合料自動(dòng)流淌成型 不需要碾壓就可 達(dá)到規(guī)定的密實(shí)度和平整度 澆注式瀝青混凝土用作橋面鋪裝通常有磚種形式 一種是以英 國(guó)為代表的單層澆注式瀝青混凝土 另一種是以德國(guó) 日本為代表的澆注式瀝青混凝土 江 陰長(zhǎng)江大橋 山東勝利黃河大橋 安慶長(zhǎng)江大橋采用了此種鋪裝形式 1 2 2 2 澆注式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝的發(fā)展 澆注式瀝青混凝土的德語(yǔ)原文為g u b 原是 河流 之意 引申為 澆注流淌 德國(guó) 于1 9 1 7 年開始研發(fā)澆注式瀝青混凝土 并將澆注式瀝青混凝土大量應(yīng)用于建筑物防水層和 鋪裝工程中 澆注式瀝青混凝土在概念和歷史上可簡(jiǎn)單解釋為 注入式瀝青混凝土 與其它的瀝青材料相比 澆注式瀝青混凝土的特點(diǎn)是在高溫狀態(tài) 約2 2 0 2 6 0 下進(jìn)行拌合 混合料攤鋪時(shí)流動(dòng)性大 依靠自身的流動(dòng)密實(shí)成犁 無(wú)需碾壓 只需要用簡(jiǎn)單 的攤鋪整平機(jī)具即可完成施工 并能達(dá)到規(guī)定的密實(shí)度和平整度 英國(guó) 法國(guó)以及地中海沿 岸的國(guó)家對(duì)這種材料習(xí)慣于用材料特性命名 稱之為瀝青瑪蹄脂 澆注式瀝青混凝土在鋼橋面鋪裝 尤其懸索橋 中的應(yīng)用首先出現(xiàn)在英國(guó) 英國(guó)道路運(yùn) 輸研究協(xié)會(huì)在上個(gè)世紀(jì)5 0 年代早期時(shí)就對(duì)此作了廣泛的研究 研究認(rèn)為澆注式瀝青混凝 3 東南大學(xué)碩士學(xué)位論文 土主要有以下的優(yōu)點(diǎn) 1 防水性 空隙率小于1 幾乎為零 因而具有良好的防水性能 2 柔韌性 瀝青含量較高 變形能力強(qiáng) 對(duì)鋼橋面板具有良好的追從性 3 耐久性 一般在直餾瀝青中摻配品質(zhì)良好的天然瀝青作為膠結(jié)料 而且瀝青含量比普 通混合料高 因而具有良好的耐久性 4 粘著性 瀝青含量大 空隙率幾乎為零 因而與橋面板的粘結(jié)性能更好 由于澆注式瀝青獨(dú)特的防水 抗老化性能 抗疲勞性能以及對(duì)鋼橋面板優(yōu)良的追從性 其在國(guó)外被廣泛應(yīng)用于橋面鋪裝 代表的應(yīng)用有 德國(guó)的奧博卡斯勒橋 o b e r k a s s e l e r 英 國(guó)的漢博爾橋 h u m b e r 丹麥的大貝爾特東橋 g r e a t b e l te a s t 日本的明石海峽大橋 a k a s h ik a i k y o 和多多羅大橋 t a t a r a 等 主要應(yīng)用實(shí)例見表卜3 表l 3 澆注式瀝青混凝土橋面鋪裝應(yīng)用實(shí)例 國(guó)家橋梁名稱 鋪裝類型 o b e r l 姐s s e l e r 單層6 0 r a m 澆注式瀝青混凝土 德國(guó) z o o 雙層5 4 m m 澆注式瀝青混凝土 明石海峽大橋3 5 m m 澆注式瀝青混凝土 3 0 m m 改性密級(jí)配瀝青 混凝土 日本 多多羅大橋3 5 m m 澆注式瀝青混凝土 3 0 m m 改性密級(jí)配瀝青 混凝土 本四聯(lián)絡(luò)橋下層澆注式瀝青混凝土 上層改性密級(jí)配混凝土 英國(guó) 恒伯爾大橋單層3 8 m m 瀝青瑪蹄脂混合料 丹麥 大貝爾特橋 瀝青瑪蹄脂混合料 江陰長(zhǎng)江大橋單層5 0 m m 瀝青瑪蹄脂混合料 香港青馬大橋單層4 0 m m 瀝青瑪蹄脂混合料 安慶長(zhǎng)江大橋3 5 m m 澆注式瀝青混凝土 3 5 m ms m a 中國(guó) 臺(tái)灣新東大橋4 0 m m 澆注式瀝青混凝土 4 0 m m 改性密級(jí)配瀝青 混凝土 臺(tái)灣高屏溪大橋4 0 m m 澆注式瀝青混凝土 4 0 m m 改性密級(jí)配瀝青 混凝土 8 0 年代日本對(duì)國(guó)內(nèi)3 0 0 多座鋼橋橋面鋪裝的使用狀況進(jìn)行了調(diào)查 根據(jù)其調(diào)查的結(jié)果 日本的鋼橋面鋪裝可分為五種結(jié)構(gòu)型式 如表i 4 所示 其中以下層澆注式瀝青混凝土 上 層改性密級(jí)配混凝土作為橋面鋪裝的占大多數(shù) 2 表l o8 0 年代末日本鋼橋面鋪裝設(shè)計(jì)形式調(diào)查結(jié)果 型式 鋪裝下層材料 厚度 鋪裝上層材料 厚度 橋梁數(shù) i 熱拌瀝青混凝土 4 0 5 0 m m 熱拌瀝青混凝土 4 0 5 0 m m 8 3 2 7 澆注式瀝青混凝土 3 0 澆注式瀝青混凝土 3 0 4 0 m m 7 1 2 3 4 0 m m 澆注式瀝青混凝土 4 0 改性密級(jí)配瀝青混凝土 3 0 1 2 3 4 1 5 0 m m 4 0 m m 單層熱拌瀝青混凝土 5 0 7 0 n u n 2 3 8 v 單層澆注式瀝青混凝土 5 0 7 0 m m 3 1 4 第一章緒言 澆注式瀝青混凝土中細(xì)集料及礦粉含量多 瀝青用量大 普通石油瀝青或一般聚合物改 性瀝青都難以保證其高溫穩(wěn)定性 很容易在橋面出現(xiàn)車轍等高溫穩(wěn)定性的病害 針對(duì)鋼橋面 澆注式瀝青混凝土的高溫性能不足的現(xiàn)狀 英國(guó)采用提高t l a 在膠結(jié)料中的含量來(lái)改善澆注 式瀝青混凝土的高溫性能 如英國(guó)恒伯爾橋 h u m b e rb r i d g e 采用的比例為7 0 3 0 t l a s t a 而以德國(guó)為代表的澆注式瀝青混凝土則采用聚合物改性得到的硬質(zhì)瀝青如p m b 4 5 級(jí)或 p m b 2 5 級(jí)瀝青作為其結(jié)合料 而且現(xiàn)在已傾向于不再采用湖瀝青 而日本的澆注式瀝青混凝 土則采用直餾硬質(zhì) 普通2 0 4 0 號(hào) 瀝青 占7 0 7 5 與湖瀝青 占2 5 3 0 9 6 混合而成 參照國(guó)外的經(jīng)驗(yàn) 在鋼橋面澆注式瀝青混合料中采用硬質(zhì)瀝青結(jié)合料是可行的 可以改善鋼 橋面鋪裝的高溫穩(wěn)定性問(wèn)題 1 3 研究背景及意義 在國(guó)外 澆注式瀝青混凝土一般具有1 5 2 0 年的使用壽命 但由于鋼橋面鋪裝的特殊 性 澆注式瀝青鋪裝層在服務(wù)期限內(nèi)都或多或少地出現(xiàn)裂縫和波浪推移 以及局部擁包 車 轍等一種或多種破壞 4 2 j 江陰大橋澆注式瀝青混凝土一直存在高溫抗車轍變形能力不足的 問(wèn)題 自1 9 9 9 年9 月建成通車以來(lái) 至2 0 0 3 年1 1 月 除超車道外 其余車道都存在不同 程度的車轍 其中靖江 扛陰方向外側(cè)慢車道車轍病害十分嚴(yán)重 最大車轍深度超過(guò)2 c m 江陰一靖江方向外側(cè)慢車道的最大車轍深度也超過(guò)l e n a 高溫穩(wěn)定性不足不僅危及到高 速行車的安全 影響了鋼橋面板的使用壽命 同時(shí)嚴(yán)重影響了澆注式瀝青混凝土作為一種優(yōu) 良的橋面鋪裝類型在國(guó)內(nèi)的推廣應(yīng)用 為了探討適合我國(guó)高溫重載條件下的澆注式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝 本研究擬采用硬質(zhì) 瀝青作為澆注式瀝青混凝土的結(jié)合料 改善澆注式瀝青混凝土橋面鋪裝的高溫性能 在德國(guó) 鋼橋面鋪裝規(guī)范 1 9 9 2 年版 中 德國(guó)聯(lián)邦公路局明確規(guī)定澆注式瀝青混合料的膠結(jié)料為 聚合物改性瀝青p m b4 5 近幾年 德國(guó)不少建設(shè)單位為減少澆注式橋面鋪裝的車轍問(wèn)題 建議使用標(biāo)號(hào)更低的瀝青結(jié)合料 并專門立項(xiàng)研究 l 日本過(guò)去使用針入度4 0 6 0 或6 0 8 0 的直餾瀝青生產(chǎn)澆注式瀝青混凝土作為橋面鋪裝下層 現(xiàn)在一般用直餾硬質(zhì)瀝青2 0 4 0 摻配 湖瀝青作為膠結(jié)料 取得了較好的使用效果 直餾瀝青與湖瀝青摻配比例一般為7 5 2 5 一 也有湖瀝青含量用到3 0 的情況 根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 在鋼橋面澆注式瀝青混合料中采用硬質(zhì)瀝青膠結(jié)料是可行的 在國(guó)內(nèi)獲得硬質(zhì)瀝青經(jīng)實(shí)踐榆驗(yàn)也是可行的 本研究擬通過(guò)大量室內(nèi)試驗(yàn) 綜合考證國(guó)產(chǎn)贏 餾硬質(zhì)瀝青 高性能聚合物改性硬質(zhì)瀝青澆注式混合料的高溫性能 低溫彎曲性能 抗疲勞 性能 探討適合我國(guó)國(guó)情的 能充分利用我國(guó)現(xiàn)有材料的優(yōu)良的鋼橋面鋪裝澆注式瀝青混凝 土 在采用硬質(zhì)瀝青改善澆注式混合料高溫穩(wěn)定性的同時(shí) 有可能影響混合料的低溫性能 疲勞性能 因此本課題也擬通過(guò)復(fù)合改性的方式保證或適當(dāng)改善混合料低溫性能和抗疲勞性 能 1 4 研究的主要內(nèi)容及研究的技術(shù)路線 本研究通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外澆注式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝的設(shè)計(jì)理論 試驗(yàn)規(guī)范以及鋪裝材料 選擇依據(jù)進(jìn)行收集 整理和比較 借鑒國(guó)外特別是德國(guó) 日本澆注式瀝青的相關(guān)研究成果 采用大量的室內(nèi)試驗(yàn)研究 對(duì)國(guó)產(chǎn)直餾硬質(zhì)瀝青在澆注式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝中的應(yīng)用進(jìn) 行較為全面的研究 具體的方法和過(guò)程如下 1 收集國(guó)內(nèi)外關(guān)于硬質(zhì)瀝青和澆注式瀝青混凝土的研究使用資料 確定澆注式瀝青及 5 東南大學(xué)碩士學(xué)位論文 其澆注式瀝青混合料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 2 膠結(jié)料的主要技術(shù)指標(biāo)檢測(cè) 根據(jù)相關(guān)研究成果 檢測(cè)可用于鋼橋面鋪裝的膠結(jié)料的主要技術(shù)指標(biāo) 確定下一步進(jìn)行 混合料試驗(yàn)的膠結(jié)料 3 確定適合鋼橋面鋪裝結(jié)構(gòu)的澆注式瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì) 參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果 確定合適的集料配合比 通過(guò)澆注式混合料流動(dòng)性 貫入度 試驗(yàn) 高低溫試驗(yàn)確定試驗(yàn)所用瀝青用量及進(jìn)一步試驗(yàn)的混合料方案 4 澆注式瀝青混合料主要性能研究 高溫貫入度試驗(yàn) 通過(guò)6 0 的貫入度試驗(yàn)結(jié)果 評(píng)價(jià)混合料的高溫性能 高溫抗車轍能力 通過(guò)能較好模擬路面實(shí)際工作狀況的車轍試驗(yàn) 比較各種方案高溫抗 車轍能力的優(yōu)劣 抗彎曲性能 通過(guò)2 0 一1 0 2 間幾種溫度下的彎曲試驗(yàn) 比較各種方案的強(qiáng)度和變 形能力 疲勞性能 通過(guò)1 5 c 的四點(diǎn)加載小梁疲勞試驗(yàn) 比較各種方案的抗疲勞能力 5 對(duì)國(guó)產(chǎn)直餾硬質(zhì)瀝青進(jìn)行復(fù)合改性 在改善澆注式瀝青混凝土高溫性能的同時(shí) 不 影響或適當(dāng)改善其低溫性能和抗疲勞性能 6 在前述大量試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上 綜臺(tái)分析各種澆注式混合料的性能 推薦較優(yōu)的混 合料方案 實(shí)現(xiàn)硬質(zhì)瀝青在鋼橋面鋪裝中應(yīng)用的基礎(chǔ)研究 6 第二章硬質(zhì)瀝青性能研究 2 1 概述 第二章硬質(zhì)瀝青性能研究 澆注式瀝青混凝土中細(xì)集料和礦粉含量多 瀝青用量大 普通石油瀝青或一般聚合物改 性瀝青都難以保證其高溫穩(wěn)定性 為了探討適合澆注式瀝青混凝土的膠結(jié)料類型 各國(guó)對(duì)澆 注式瀝青混凝土的膠結(jié)料進(jìn)行了廣泛的研究 膠結(jié)料的選擇和使用經(jīng)歷了一個(gè)逐步發(fā)展完善 的過(guò)程 世界各國(guó)結(jié)合自己的實(shí)際 研究了適合自己國(guó)情的膠結(jié)料方案 雖然各個(gè)方案之間 也存在較大差異 但核心的目標(biāo)是降低瀝青的針入度 提島澆注式瀝青混凝土的抗剪切能力 德國(guó)澆注式瀝青混凝土前期一般采用針入度為2 0 5 0 0 t r a m 的直餾瀝青 當(dāng)前澆注 式瀝青混凝土則通常采用聚合物改性得到的硬質(zhì)瀝青p m b 4 5 p m b 2 5 瀝青作為其膠結(jié)料而 且已經(jīng)減少湖瀝青的使用 以減少對(duì)環(huán)境的影響 英國(guó)m a s t i c 的瀝青膠結(jié)料一般采用6 0 4 7 0 普通瀝青摻配5 0 7 0 的t l a 拌制而成 日本澆注式瀝青混凝土則使用直餾硬 質(zhì) 普通2 0 4 0 號(hào) 瀝青 占7 0 7 5 與湖瀝青 占2 5 3 0 混合做膠結(jié)料 j 國(guó)內(nèi)江 陰大橋參照了英國(guó)的標(biāo)準(zhǔn) 其膠結(jié)料的性質(zhì)見表2 1 表2 2 1 6 而安慶長(zhǎng)江大橋則參照了 德國(guó)經(jīng)驗(yàn) 采用改性瀝青摻配湖瀝青做澆注的膠結(jié)料 其主要的性質(zhì)見表2 3 表2 4 i 表2 1 江陰大橋m a s t i c 基質(zhì)瀝青性能 試驗(yàn)指標(biāo) 試驗(yàn)結(jié)果 技術(shù)要求 試驗(yàn)方法 針入度 2 5 1 0 0 9 5 s 0 1 m m 7 l6 0 8 0b s 2 0 0 0 4 9 延度 2 5 5 c m m i n c r n 1 0 0 1 0 0 a s t m d l l 3 軟化點(diǎn) r b 4 84 4 4 5b s 2 0 0 0 5 含蠟量 1 0 9 9 0a s t m d 2 0 4 2 粘度 60 pa 1 8 5 0 2 0 0 0 2 0 0 a s t m d 4 4 0 2 閃點(diǎn) c o c 3 4 0a s t m d 9 2 質(zhì)量損失 0 0 2 5 5a s t m d l 7 5 4 試驗(yàn) 延度 2 5 c m 1 0 0 7 0a s 耵巾 1 7 5 4 表2 2 江陰大橋m a s t i c 膠結(jié)料混合后性能 試驗(yàn)指標(biāo) 試驗(yàn)結(jié)果技術(shù)要求試驗(yàn)方法 針入度 2 5 3 2 1 0 0 9 5 s 0 1 m m 1 41 0 之5b 2 0 0 0 4 9 密度 1 5 g c m 3 1 2 5 71 1 7 1 3 0 軟化點(diǎn) r b 6 8 16 0 7 0b s 2 0 0 0 5 礦物質(zhì) 灰份 含量 2 5 11 8 2 7b s 2 0 0 0 2 2 溶解度 6 8 96 6 7 0a s t m d 2 0 4 2 薄膜加熱試驗(yàn)后質(zhì)量損失 0 2 5 5 5t 0 6 0 6 延度 1 5 1 2 5 c m m i n c m 5 0t 0 6 0 5 t f o t 質(zhì)量變化 9 9 5t 0 6 0 7 閃點(diǎn) 2 6 0 t 0 6 l l 密度 1 5 c g c m 3 實(shí)測(cè) t 0 6 0 3 2 3 i 國(guó)產(chǎn)直餾硬質(zhì)瀝青 直餾硬質(zhì)瀝青在日本澆注式瀝青混凝土鋼橋面鋪裝中獲得了極大的成功 這對(duì)我國(guó)鋼橋 面鋪裝材料選擇是一個(gè)很好的啟示 本次研究將我國(guó)自行研制生產(chǎn)的直餾硬質(zhì)瀝青作為研究 重點(diǎn) 考察硬質(zhì)瀝青的性能以及硬質(zhì)瀝青澆注式瀝青混凝土的性能 本研究采用的直餾硬質(zhì) 瀝青的主要性質(zhì)見表2 7 表2 7 國(guó)產(chǎn)直餾硬質(zhì)瀝青的技術(shù)指標(biāo) 試驗(yàn)指標(biāo)直餾硬質(zhì)瀝青技術(shù)要求日本規(guī)范要求 針入度 2 5 1 0 0 9 5 s 0 i m m 2 7 92 0 4 02 0 4 0 延度 2 5 1 2 5 c m m i n c m 1 5 0 5 0 軟化點(diǎn) r b 5 6 8 5 55 5 6 5 含蠟量 1 8 l 溶解度 三氯乙烯 9 9 8 5 9 9 5 9 9 0 閃點(diǎn) c o c 3 1 8 2 6 0 2 6 0 質(zhì)量損失 0 0 4 o 8 6 5 延度 2 5 e m 1 5 0 直餾硬質(zhì)瀝青在日本澆注式瀝青混凝土中應(yīng)用最為廣泛 其相關(guān)的技術(shù)體系及技術(shù)指標(biāo) 均比較成熟 因此本次對(duì)硬質(zhì)瀝青的研究參照了日本橋面鋪裝的設(shè)計(jì)與施工中硬質(zhì)瀝青規(guī) 范 通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果可以看出 國(guó)產(chǎn)硬質(zhì)瀝青的性能已達(dá)到了日本規(guī)范的要求 可以應(yīng)用于澆 注式瀝青混凝土 1 0 第二章硬質(zhì)瀝青性能研究 2 3 2p m b 4 5 瀝青 德國(guó)在澆注式瀝青混凝土中采用p m b 4 5 摻加湖瀝青改善澆注式瀝青混凝土的性能 進(jìn) 行了較多的嘗試 取得了許多經(jīng)驗(yàn) 本研究參考德國(guó)的相關(guān)經(jīng)驗(yàn) 評(píng)價(jià)通過(guò)復(fù)合改性獲得的 p m b 4 5 瀝青在澆注式瀝青混凝土中應(yīng)用的性能 本研究采用的p m b 4 5 瀝青是通過(guò)對(duì)7 0 s b s 改性瀝青復(fù)合改性獲得的 在成品s b s 改 性瀝青中摻加適量改性劑后 瀝青的針入度降低 軟化點(diǎn)升高 可以滿足德國(guó)p m b 4 5 的技 術(shù)要求 試驗(yàn)采用專用的改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備 將改性劑添加到1 6 0 左右的改性瀝青中 經(jīng)過(guò)大 約3 0 m i n 的攪拌 即可獲得均勻的p m b 4 5 瀝青 表2 8 為作為基質(zhì)瀝青的s b s 瀝青的性能 表2 9 為本研究的p m b 4 5 瀝青的性能 表2 8s b s 瀝青性能試驗(yàn) 試驗(yàn)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果技術(shù)要求 針入度 2 5 1 0 0 9 5 s o 1 m m5 8 8 3 0 6 0 延度 5 1 2 5 e m m i n m 5 7 6 2 0 軟化點(diǎn) r b 6 1 56 0 密度 1 5 1 2 g c m 3 1 0 3 4 實(shí)測(cè) 溶解度 三氯乙烯 9 9 9 9 9 彈性恢復(fù) 2 5 7 77 5 閃點(diǎn) c o c 3 0 02 3 0 質(zhì)量損失 0 0 2 4士1 0 薄膜烘箱試驗(yàn)針入度比 2 5 8 4 56 5 延度 5 c m2 01 5 表2 9 本研究的p m b 4 5 瀝青 試驗(yàn)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果德國(guó)規(guī)范要求 針入度 2 5 1 0 0 9 5 s o 1 m m4 5 72 0 6 0 軟化點(diǎn) r 8 9 4 05 5 0 6 3 0 延度 2 5 5 e r a r a i n c m4 8 7 1 5 老化后質(zhì)量變化 0 0 30 5 0 老化后延度 2 5 t i n 4 6 4 8 2 3 3 德國(guó)p m b 2 5 瀝青 近年來(lái) 德國(guó)在鋼橋面鋪裝中也采用p m b 2 5 改性瀝青做澆注式瀝青混合料膠結(jié)料 并且 逐漸減少使用或者不再使用湖瀝青 取得了較好的使用效果 在澆注式瀝青混合料生產(chǎn)過(guò)程 中 湖瀝青的加入會(huì)產(chǎn)生大量的濃煙 味道很難聞 減少或者放棄使用湖瀝青有利于環(huán)境保 護(hù)和改善工人工作環(huán)境 鑒于當(dāng)前國(guó)內(nèi)瀝青的研究現(xiàn)狀 本研究直接采用德國(guó)進(jìn)口p m b 2 5 東南大學(xué)碩士學(xué)位論文 瀝青作為澆注的膠結(jié)料 進(jìn)行混合料的性能研究 表2 1 0 為德國(guó)進(jìn)口p m b 2 5 改性瀝青的性 能 表2 1 0 德國(guó)p m b 2 5 瀝青主要技術(shù)指標(biāo) 試驗(yàn)指標(biāo) 試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)方法 針入度 2 5 c 1 0 0 9 5 s o 1 m m 2 7 5t 0 6 0 4 延度 2 5 5 c m m i n c n l 2 1 7t 0 6 0 5 軟化點(diǎn) r b 8 7 5t 0 6 0 6 脆點(diǎn) 1 0t 0 6 1 3 密度 1 5 g c m 3 1 0 5t 0 6 0 3 閃點(diǎn) c o 2 2 5 0t 0 6 1 1 彈性恢復(fù)率 5 0t 0 6 0 2 質(zhì)量損失 0 0 3t 0 6 1 0 薄膜烘箱試驗(yàn) 針入度比 2 5 9 l t 0 6 0 4 延度 2 5 3 2 1 1 1 9 t 0 6 0 5 2 4 混合瀝青的基本性能 由于湖瀝青具有極低的溫度敏感性與較強(qiáng)的耐久性能 因此為彌補(bǔ)澆注瀝青混凝土的高 溫件能不足的弱點(diǎn) 被大量應(yīng)用于澆注式瀝青混凝土中 英國(guó)為了提高澆注的高溫性能 瀝 青膠結(jié)料采用t l a 摻配一定比例的6 0 4 7 0 4 普通石油瀝青拌制而成 t l a 摻配比例高達(dá)5 0 7 0 德國(guó)澆注式瀝青混凝土湖瀝青的摻加比例為1 5 3 5 當(dāng)前一般考慮采用復(fù)合 改性的方式不再摻加湖瀝青 日本澆注式瀝青混凝土則使用直餾硬質(zhì) 普通2 0 4 0 4 瀝青 占7 0 7 5 與湖瀝青 占2 0 3 0 混合做膠結(jié)料 本研究通過(guò)測(cè)定在國(guó)產(chǎn)直餾硬質(zhì)瀝青中摻加不同含量t l a 的混合瀝青的性能 確定t l a 的合適摻量 表2 5 為硬質(zhì)瀝青摻配t l a 后的性能 圖2 1 為不同摻量t l a 對(duì)硬質(zhì)瀝青性能 的影響 表2 5 硬質(zhì)瀝青摻配t l a 試驗(yàn)結(jié)果 似摻量 針入度 0 1 r a m 軟化點(diǎn) o2 7 95 6 8 2 02 5 85 8 1 2 52 3 85 8 4 3 02 1 45 9 8 4 01 4 76 3 8 5 0l l 76 6 8 6 0 9 07 2 1 日本規(guī)范1 5 3 05 8 6 8 第二章硬質(zhì)瀝青性能研究 3 0 2 5 t2 0 e 31 5 世 1 1 2 m m 8 m m 5m m 2 m m 9 9 05 2 5 5 5 58 6 9 1 閃點(diǎn) 2 6 0 2 4 0 2 4 0j i sk 2 2 7 4 密度 2 5 x 2 g c m 3 11 3 8 1 4 21 0 7 1 1 3j i s k 2 2 4 9 蒸發(fā)質(zhì)量變化率 0 3 5 0 1 0 表3 8日本澆注式瀝青混凝土性能控制指標(biāo) 試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)技術(shù)要求 流動(dòng)性試驗(yàn)流動(dòng)性 2 4 0 秒 2 0 貫入度試驗(yàn) 貫入度 4 0 c 5 2 5 k g f 5 c l n 2 3 0 分鐘 m m 1 4 車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度 6 0 1 2 次 3 5 0 彎曲試驗(yàn)極限應(yīng)變 一l o 5 0 r a m r a i n 8 0 1 0 3 3 2 3 英國(guó) 英國(guó)澆注式瀝青混凝土稱為m a s t i c 與德國(guó)日本的澆注式瀝青混凝土在本質(zhì)上沒(méi)有區(qū) 別 m a s t i c 主要由膠結(jié)料 粗集料和細(xì)集料按比例拌和而成 同時(shí)在鋪裝表面撤布預(yù)拌碎石 碾壓成型 以保證表面有足夠的粗糙度 表3 9 3 1 0 分別為粗集料 細(xì)集料以及預(yù)拌碎石 的相關(guān)指樹1 5 1 6 1 表3 9 英國(guó)集料級(jí)配的技術(shù)要求 粗集科 f m 規(guī)范要求 細(xì)集料 m m 規(guī)范要求 1 41 0 0 2 3 6 1 0 0 60 2 5 6 3 4 0 0 2 1 25 3 5 5 0 0 7 51 0 3 0 3 3 5 7 0 集料壓碎值 b s 8 1 2 1 1 0 1 6 1 0 針片狀含量 b 8 1 2 1 0 5 2 5 5 集料磨耗值 b s 8 1 2 1 1 3 l l 1 7 東南大學(xué)碩十學(xué)位論文 英國(guó)m a s t i c 的膠結(jié)料采用6 0 4 7 0 4 普通石油摻配5 0 7 0 的t l a 拌制而成 其t l a 的含量明顯高于德國(guó) 日本的澆注式瀝青混凝土 表3 1 1 為英國(guó)瀝青技術(shù)指標(biāo) l 目 表3 1 2 列出了英國(guó)摻配 a 的瀝青膠結(jié)料基本技術(shù)要求 表3 1 l 英國(guó)瀝青技術(shù)指標(biāo) 普通石油瀝 瀝青砂膠 技術(shù)指標(biāo) 規(guī)范b 型t 5 0 型 青 s 級(jí)s 級(jí)h 級(jí) 針入度 2 5 c 5 s 0 1 m mb s 2 0 0 0 4 9 6 0 8 02 0 52 0 51 2 3 軟化點(diǎn) r b b 2 0 0 0 5 8 4 4 4 5 6 5 1 06 5 1 08 0 l o 受熱損失 1 6 3 2 5 h b s 2 0 0 0 4 5 9 9 0 9 57 5 7 97 5 7 9 b s 2 0 0 0 礦物質(zhì) 灰份 含量 4 1 6 5 2 01 6 5 2 0 2 2 3 s 級(jí) 8 型和1 5 0 型用于街道 行車場(chǎng)頂部 人行道以及其它類似用途 h 級(jí) t 5 0 型用于汽車站或者交通非 常繁忙的道路路面 表3 1 2英國(guó)混合瀝青標(biāo)準(zhǔn) 針入度等級(jí) 技術(shù)指標(biāo) 3 55 0 7 0 m i n m a x m i n m a x m i nm a x 針入度 2 5 c 1 0 0g 5 s o 1 m m 3 5 75 0 1 07 0 土1 0 溶解度 氯乙烯1 7 57 97 57 97 57 9 灰分 1 61 91 61 9 1 6 1 9 t f o t 質(zhì)餐損失 0 50 5o 5 后殘留 針入度降低 2 02 02 0 物 2 5 c 1 0 0g 5 s 英國(guó)對(duì)m a s t i c 混合料的設(shè)計(jì)主要依據(jù)硬度指數(shù) h a r d n e s sn u m b e r 輪轍深度以及車轍 率 其技術(shù)指標(biāo)如表3 1 3 所示 表3 1 3英國(guó)澆注式瀝青混凝土性能指標(biāo) 性能指標(biāo) 試驗(yàn)方法 技術(shù)要求 硬度數(shù) b s 5 2 8 41 5 2 5 車轍率 m m h b 5 9 8 5 o 車轍深度 r a m b 5 9 8 7 o 3 2 4 國(guó)內(nèi)澆注式瀝青混凝土的研究概況 國(guó)內(nèi)采用澆注式瀝青混凝土鋪裝的主要有江陰長(zhǎng)江大橋 香港青馬大橋 采用了英國(guó)的 單層m a s t i c 臺(tái)灣高屏溪大橋 新東大橋 大直橋采用了日本成套的澆注式瀝青混凝土技術(shù) 勝利黃河大橋 安慶長(zhǎng)江大橋以及東海大橋采用了下層澆注上層s m a 的鋪裝方案 其澆注 式瀝青混凝土參考了德國(guó)和日本的相關(guān)技術(shù) 并進(jìn)行了改進(jìn) 但是到目前為止 我國(guó)還沒(méi)有 1 8 第三章澆注式瀝青混凝土的配合比設(shè)計(jì) 澆注式瀝青混凝土的設(shè)計(jì)與施工規(guī)范 對(duì)澆注式瀝青混凝土的研究應(yīng)用還處于探索階段 國(guó)內(nèi)安慶長(zhǎng)江大橋鋼橋面鋪裝下層采用o a f 0 澆注式瀝青混凝土 其配合比如表3 一1 4 所示 表3 1 4 安慶大橋澆注式瀝青混凝土的級(jí)配范圍 篩孔尺寸 通過(guò)百分率 1 3 1 0 0 9 5 8 0 1 0 0 4 7 56 3 8 0 2 3 6 4 8 6 3 1 1 83 8 5 2 o 6 3 2 4 6 o 32 7 4 0 0 1 5 2 4 3 6 0 0 7 52 0 3 0 安慶長(zhǎng)江大橋采用改性硬質(zhì)瀝青與湖瀝青進(jìn)行摻配作為膠結(jié)料 改性瀝青以及摻配后瀝 青的主要性能如表3 1 5 表3 1 6 所示 r i 表3 1 5安慶長(zhǎng)江大橋澆注式瀝青混凝土硬質(zhì)瀝青性能 技術(shù)指標(biāo)技術(shù)璺求試驗(yàn)方法 針入度 2 5 1 0 0 9 5 s o i m m 2 0 4 0 軟化點(diǎn) r b 9 0j t 了0 5 2 2 0 0 0 延度 5 5 c m m i n c m l o r h o t 1 8 0 質(zhì)量損失 1 0 針入度比 6 5 j t j 0 5 2 2 0 0 0 延度 5 1 2 5 c m m i n c m 1 0 表3 1 6安慶長(zhǎng)江大橋混合后瀝青性能 技術(shù)指標(biāo)技術(shù)要求試驗(yàn)方法 針入度 2 5 c 1 0 0 9 5 s 0 i m m 2 0 3 0 軟化點(diǎn) i 峨b 1 0 0 r j 0 5 2 2 0 0 0 延度 2 5 c 5 c m m i n c m 2 0 安慶長(zhǎng)江大橋澆注式瀝青混凝土鋪裝主要參照德國(guó)和日本的技術(shù)要求 并根據(jù)安慶大橋 的實(shí)際情況進(jìn)行了改進(jìn) 表3 1 7 為安慶長(zhǎng)江大橋澆注式瀝青混凝土性能要求 1 r l 表3 1 7安慶長(zhǎng)江大橋澆注式瀝青混凝土性能要求 技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)要求 劉埃爾流動(dòng)性 2 4 0 2 秒 2 0 貫入度 6 0 m l nl 4 貫入度增量 6 0 l n r l l 0 4 動(dòng)穩(wěn)定度次 mm 8 0 0 低溫彎曲應(yīng)變 1 6 o xi o s 1 9 東南大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 3 本次試驗(yàn)研究級(jí)配設(shè)計(jì)流程 從以上各國(guó)的相關(guān)研究可以看出 各國(guó)澆注式瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)要求不盡相同 而我國(guó)尚沒(méi)有統(tǒng)一的澆注式瀝青混凝土設(shè)計(jì)與旌工規(guī)范 因此本試驗(yàn)研究根據(jù)瀝青混凝土配 合比設(shè)計(jì)的原則 在參考上述各國(guó) 特別是德國(guó)和日本的相關(guān)研究基礎(chǔ)上 根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié) 果確定瀝青含量 并成型試件進(jìn)行試驗(yàn) 綜合評(píng)價(jià)第二章內(nèi)確定的幾種瀝青應(yīng)用在澆注式瀝 青混凝土中的效果 澆注式瀝青混凝土的設(shè)計(jì)配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)的主要原則 是確保各種集料按照比例混合 后 可以符合規(guī)范所訂級(jí)配范圍 再以不同瀝青用量制作試件 以求出符合規(guī)范值內(nèi)的適當(dāng) 瀝青含量 以下是日本澆注式瀝青混凝土的設(shè)計(jì)程序1 1 1 2 7 1 l 將直餾瀝青及湖瀝青與己加熱的骨料放入一般拌合機(jī)內(nèi)攪拌 從拌合機(jī)的出料溫度應(yīng)低 于1 8 0 2 2 0 2 將混合料放入已加熱到2 2 0 2 的特制拌合鍋內(nèi) 持續(xù)加熱攪拌l 小時(shí) 使其溫度達(dá)到2 2 0 2 6 0 3 將混合料倒入容器內(nèi)進(jìn)行劉埃爾流動(dòng)性試驗(yàn) 并同時(shí)制作貫入試驗(yàn)所需試件 4 在溫度2 2 0 2 6 0 c 范圍內(nèi)測(cè)定三個(gè)溫度的貫入秒數(shù) 利用內(nèi)插法求出2 4 0 2 的l u e e r 流 動(dòng)性 5 將不同瀝青含量試樣之2 4 0 c l u c c r 流動(dòng)性 秒 及貫入試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)制作成圖 并將試驗(yàn) 點(diǎn)以圓滑曲線連接 6 依所制作流動(dòng)性對(duì)瀝青含量及貫入深度對(duì)瀝青含量之兩個(gè)圖 求出流動(dòng)性為2 0 秒以下及 貫入量為l 至4 m m 之間所對(duì)應(yīng)的瀝青用量 7 將6 所求得的瀝青用量增減o 5 組成不同瀝青用量的三種澆注式瀝青混合料 進(jìn)行 車轍試驗(yàn)與彎曲試驗(yàn) 8 由車轍試驗(yàn)所求出的動(dòng)穩(wěn)定度在3 5 0o c m m 以上 且一1 0 2 彎曲試驗(yàn)求得的彎曲應(yīng)變 大于8 x1 0 的適當(dāng)瀝青含量 作為澆注式瀝青混合料的配比設(shè)計(jì)瀝青用量 本研究的配合比設(shè)計(jì)方法參照以上步驟 同時(shí)也進(jìn)行了簡(jiǎn)化 具體步驟如下 l 通過(guò)試驗(yàn)檢測(cè)符合技術(shù)要求的鋪裝原材科 租集料 細(xì)集料 礦粉等 2 參照國(guó)內(nèi)外的規(guī)范確定各集料的混合