瀝青混合料低溫性能

瀝青混合料低溫開裂及影響因素鄢然01020304目錄CONTENT低溫開裂試驗(yàn)材料和方法影響因素環(huán)氧瀝青低溫開裂影響因素試驗(yàn)材料和方法環(huán)氧瀝青

瀝青路面低溫開裂是寒冷地區(qū)瀝青路面的主要破壞形式之一，不僅影響瀝青路面的整體性與連續(xù)性，且容易誘發(fā)其他病害，導(dǎo)致瀝青路面使用性能降低，使用壽命縮短。

影響因素環(huán)氧瀝青試驗(yàn)材料和方法低溫開裂W目前高速公路瀝青路面面層瀝青混合料均采用改性瀝青，其中SBS改性瀝青應(yīng)用較多。本研究選擇2種常用的不同針入度的SBS改性瀝青，即SBS和SBS粗集料分別為陜西產(chǎn)角閃巖碎石和河北產(chǎn)石灰?guī)r碎石，細(xì)集料分別為陜西產(chǎn)石屑和河北產(chǎn)石屑，均應(yīng)用于高速公路。填料為陜西產(chǎn)石灰?guī)r磨細(xì)礦粉。礦料級(jí)配組成分別選擇AC-13和AC-16的現(xiàn)行規(guī)范推薦范圍級(jí)配中值SZ和ZZ級(jí)配，與其對(duì)應(yīng)的是嵌擠填充級(jí)配ST和ZT，具體組成見表2。2023/1/142023/1/14影響因素環(huán)氧瀝青試驗(yàn)材料和方法低溫開裂

該儀器主要由降溫系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4部分組成。2023/1/14影響因素環(huán)氧瀝青試驗(yàn)材料和方法低溫開裂

1-壓縮機(jī)；2-介質(zhì)室；3-底座；4-控溫室；5-試件固定裝置；6-溫度補(bǔ)償泵；7-吸入泵；8-回流泵；9-溫度補(bǔ)償控制器；10-拉力傳感器；11-溫度傳感器；12-計(jì)算機(jī)

在試件的四面不同高度處，用橡皮泥將溫度傳感器粘到試件上，試驗(yàn)過程中取4個(gè)溫度傳感器的平均值為試件溫度以控制降溫速率。試驗(yàn)從初始溫度2℃開始降溫，降溫速率為10℃/h。當(dāng)試件遇冷后產(chǎn)生收縮變形，計(jì)算機(jī)控制每收縮變形0.0025mm后自動(dòng)加載1次，將試件拉伸到原來長(zhǎng)度。最后，當(dāng)荷載超過材料強(qiáng)度時(shí)，試件即斷裂。

瀝青混合料降溫收縮斷裂試驗(yàn)確定的斷裂強(qiáng)度表示瀝青混合料破壞時(shí)的最大應(yīng)力，斷裂溫度反映了瀝青混合料可以承受的最低溫度，轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度反映瀝青混合料在冷卻溫度下的應(yīng)力松弛能力，溫度應(yīng)力曲線斜率絕對(duì)值表征瀝青混合料在冷卻溫度狀態(tài)下的流變特性。

2023/1/14影響因素環(huán)氧瀝青試驗(yàn)材料和方法低溫開裂

對(duì)于每一次約束試件溫度應(yīng)力試驗(yàn)均可得到如圖4所示的曲線。試件斷裂時(shí)的強(qiáng)度為斷裂強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)的溫度為斷裂溫度。斷裂強(qiáng)度公式如下:

式中，Pult為最大拉力，N;A為平均橫截面積，mm2。

2023/1/14影響因素環(huán)氧瀝青試驗(yàn)材料和方法低溫開裂1、瀝青影響分析2023/1/14影響因素環(huán)氧瀝青試驗(yàn)材料和方法由試驗(yàn)結(jié)果可知，改性瀝青標(biāo)號(hào)對(duì)瀝青混合料的斷裂強(qiáng)度和斷裂溫度的影響明顯，而對(duì)轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度和溫度應(yīng)力曲線斜率絕對(duì)值的影響較小?？傮w而言，采用標(biāo)號(hào)較高的改性瀝青，其低溫下的流動(dòng)性能更好，應(yīng)力松弛能力更強(qiáng)，且具有更好的彈性恢復(fù)和變形恢復(fù)能力，有利于提高瀝青混合料抵抗降溫收縮斷裂的能力。低溫開裂2023/1/142、瀝青用量影響分析2023/1/14影響因素環(huán)氧瀝青由試驗(yàn)結(jié)果可知，不論AC-13瀝青混合料還是AC-16瀝青混合料，瀝青用量對(duì)混合料降溫收縮特性均有明顯影響，且存在特性最好的最佳瀝青用量。低溫開裂試驗(yàn)材料和方法3、集料種類影響分析影響因素環(huán)氧瀝青河北集料為石灰?guī)r，陜西集料為角閃巖，陜西集料的表面粗糙程度和棱角性好于河北集料。試驗(yàn)得出，集料種類對(duì)瀝青混合料的降溫收縮斷裂特性的影響較小，2種集料配制的瀝青混合料的各項(xiàng)指標(biāo)差異不大，陜西集料組成的混合料的性能略優(yōu)于河北集料。2023/1/14低溫開裂試驗(yàn)材料和方法4、集配組成影響分析影響因素環(huán)氧瀝青由圖可知，對(duì)于同一種改性瀝青，礦料級(jí)配組成對(duì)斷裂強(qiáng)度和斷裂溫度的影響較大，而對(duì)轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度和斜率絕對(duì)值的影響較小，總體表現(xiàn)為具有良好骨架結(jié)構(gòu)和嵌擠填充密實(shí)的瀝青混合料降溫收縮斷裂特性優(yōu)于規(guī)范中值級(jí)配混合料。2023/1/14低溫開裂試驗(yàn)材料和方法5、降溫速率影響分析影響因素環(huán)氧瀝青不論哪種改性瀝青混合料，隨著降溫速率的提高，斷裂強(qiáng)度不斷增大，斷裂溫度和轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度不斷升高，斜率絕對(duì)值呈增大趨勢(shì)。由此可見，在快速降溫條件下，瀝青路面的開裂幾率明顯增大。2023/1/14低溫開裂試驗(yàn)材料和方法6、初始溫度影響分析影響因素環(huán)氧瀝青隨著試驗(yàn)初始溫度的升高，瀝青混合料斷裂強(qiáng)度不斷減小，斷裂溫度和轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度逐漸降低，斜率絕對(duì)值逐漸減小。這表明較高初始溫度時(shí)，快速降溫對(duì)瀝青混合料斷裂強(qiáng)度的不利影響較大。2023/1/14低溫開裂試驗(yàn)材料和方法環(huán)氧瀝青是將環(huán)氧樹脂加入瀝青中，其中環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基與羥基同固化劑中的活性氫原子或其它活性基團(tuán)發(fā)生一系列的固化反應(yīng)，形成不可逆的固化物。環(huán)氧瀝青混合料是由環(huán)氧瀝青與專用級(jí)配礦料在特定的溫度和時(shí)間條件下拌和后所得的熱固性高性能鋪裝材料，具有強(qiáng)度高、高溫時(shí)抗塑性流動(dòng)和永久變形能力強(qiáng)、低溫抗裂性能好、抗疲勞性能優(yōu)良、與鋼板的粘結(jié)性能好、抵抗化學(xué)物質(zhì)侵蝕能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)集料選用鋼橋面鋪裝專用玄武巖粗、細(xì)集料，填料選用石灰?guī)r礦粉，以優(yōu)化瀝青結(jié)合料與集料的粘附效果。采用下圖所示集配。影響因素環(huán)氧瀝青2023/1/14低溫開裂試驗(yàn)材料和方法2023/1/14采用環(huán)氧瀝青結(jié)合料和國(guó)內(nèi)廣泛采用的礦料及級(jí)配，制備不同油石比的環(huán)氧瀝青混合料小梁，通過3種油石比的約束試件溫度應(yīng)力試驗(yàn)，獲得荷載和溫度的關(guān)系曲線，通過計(jì)算可以得到環(huán)氧瀝青混合料斷裂強(qiáng)度和斷裂溫度，從而比較不同油石比的環(huán)氧瀝青混合料低溫性能，以確定低溫最佳油石比。本試驗(yàn)采用尺寸為50mm×50mm×250mm的棱柱體試件。(1)7.0%油石比環(huán)氧瀝青混合料斷裂溫度最低為－23.6℃，其次為6.5%油石比和6.0%油石比。(2)6.5%油石比環(huán)氧瀝青混合料斷裂強(qiáng)度最高為