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。礦料級配組成分別選擇AC-13和AC-16的現(xiàn)行規(guī)范推薦范圍級配中值SZ和ZZ級配，與其對應(yīng)的是嵌擠填充級配ST和ZT，具體組成見表2。2023/2/62023/2/6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。2023/2/6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后自動加載1次，將試件拉伸到原來長度。最后，當(dāng)荷載超過材料強(qiáng)度時，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)力曲線斜率絕對值表征瀝青混合料在冷卻溫度狀態(tài)下的流變特性。

2023/2/6影響因素環(huán)氧瀝青試驗(yàn)材料和方法低溫開裂

對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。試件斷裂時的強(qiáng)度為斷裂強(qiáng)度，對應(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。

2023/2/6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2023/2/6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)號對瀝青混合料的斷裂強(qiáng)度和斷裂溫度的影響明顯，而對轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度和溫度應(yīng)力曲線斜率絕對值的影響較小?？傮w而言，采用標(biāo)號較高的改性瀝青，其低溫下的流動性能更好，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2023/2/62、瀝青用量影響分析2023/2/6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。2023/2/6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，對于同一種改性瀝青，礦料級配組成對斷裂強(qiáng)度和斷裂溫度的影響較大，而對轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度和斜率絕對值的影響較小，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)范中值級配混合料。2023/2/6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，斜率絕對值呈增大趨勢。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。2023/2/6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，斜率絕對值逐漸減小。這表明較高初始溫度時，快速降溫對瀝青混合料斷裂強(qiáng)度的不利影響較大。2023/2/6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)氧瀝青與專用級配礦料在特定的溫度和時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、高溫時抗塑性流動和永久變形能力強(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2023/2/6低溫開裂試驗(yàn)材料和方法2023/2/6采用環(huán)氧瀝青結(jié)合料和國內(nèi)廣泛采用的礦料及級配，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