岩沥青AC—25沥青混合料材料组成设计及性能检验

岩沥青AC—25沥青混合料材料组成设计及性能检验

欧毅;李光;李佳庆

【摘要】针对现有关于岩沥青改性AC—25沥青混合料用于路面结构下面层研究较少且不够完善的问题,结合南方某高速公路沥青路面岩沥青AC—25下面层试验路修筑实践,对岩沥青AC—25沥青混合料进行了材料组成设计,并通过室内试验对其主要路用性能指标进行了检验.研究结果表明:推荐AC—25沥青混合料级配曲线靠近级配范围的下限,确定岩沥青改性AC-25沥青混合料的最佳油石比为3.8％;通过高温稳定性和水稳定性检验,推荐改性AC-25沥青混合料时岩沥青最佳掺量为2.25％.研究成果可供岩沥青用于我国南方地区沥青路面下面层的类似工程参考.【期刊名称】《湖南交通科技》

【年(卷),期】2018(044)003

【总页数】4页(P18-20,42)

【关键词】道路工程;岩沥青;沥青混合料;性能检验;级配设计

【作者】欧毅;李光;李佳庆

【作者单位】湖南省高速公路建设开发总公司,湖南长沙 410003;湖南省高速公路建设开发总公司,湖南长沙 410003;岳阳市公路桥梁基建总公司,湖南岳阳 414000【正文语种】中文

【中图分类】U414

0 引言

岩沥青属于天然沥青，是石油在岩石夹缝中经过长达亿万年的沉积，并经热、压力、氧化、触媒、细菌等综合作用生成的沥青类物质，分子量比石油沥青高6000左右。岩沥青一般采用干法改性，在一定温度下，将岩沥青粉末加入基质沥青，经充分搅拌后制成改性沥青，岩沥青与基质沥青混合后产生化学反应，对小分子量的基质沥青以大分子量的岩沥青为核心进行改造，形成一种全新的组合[1,2]。因岩沥青分

子量大，故其改造程度明显，得到的改性沥青技术性能良好，改性后沥青粘度显著增加，沥青的抗流动变形能力大增，弹性回复性能好，因此，经岩沥青改性后的沥青路用性能显著提高[3,4]。

岩沥青具有的优点有：软化点高，一般在 150 ℃以上，用其改性可显著提高沥青

路面的高温抗车辙性能和抗剪切变形性能；岩沥青可显著提高沥青路面的抗水损坏能力、抗老化能力、抗微生物侵蚀能力，沥青路面经久耐用；岩沥青与基质沥青具有优良的配伍性，无特殊堆放要求，无需加热运输，改性工艺简单，施工简便；岩沥青能增强沥青混合料的抗疲劳性能，与目前市面上其他改性剂相比，经济效益优势明显。

岩沥青由于长期与自然界共存，并经受了恶劣自然环境的考验，故性质稳定且粘度大、抗氧化性强，且岩沥青属于天然沥青，国外多用于改善高含蜡量沥青的性能，我国国产沥青的蜡含量也很高，借鉴国外做法，对岩沥青进行推广应用，将会对我国公路建设产生深远地影响[5,6]。

现有研究主要针对岩沥青替代SBS用于沥青路面中上面层开展了一些相关研究，

对于岩沥青改性AC —25沥青混合料用于路面结构下面层的研究较少且不够完善，本文结合南方某高速公路沥青路面岩沥青AC — 25下面层试验路修筑实践，对岩沥青AC — 25沥青混合料进行了材料组成设计，并通过室内试验对其主要路用性能指标进行了检验，研究成果可供岩沥青用于我国南方地区沥青路面下面层的类似工程参考。

1 岩沥青AC-25沥青混合料材料组成设计

结合南方某高速公路沥青路面岩沥青AC — 25下面层试验路修筑实践，为确定岩沥青AC — 25沥青混合料的级配，按照我国《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40 — 2004，以下简称“规范”)、《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20 — 2011)、《公路工程集料试验规程》(JTG E42 — 2005)的相关要求进行试验[7-9]。

1.1 AC — 25沥青混合料级配范围

试验路下面层级配范围如表1所示，级配曲线如图1所示。

表1 试验路下面层AC—25级配范围筛孔/ mm通过量/ %设计级配/%工程设计

级配/%下限上限中值

26.566.8100.0100.0100.0100.0100.0100.096.090.0100.095.0193.156.4100.01 00.0100.0100.0100.075.075.090.082.5161.713.398.3100.0100.0100.0100.065 .065.083.074.013.20.43.262.4100.0100.0100.0100.057.057.076.066.59.50.40. 89.197100.0100.0100.045.045.065.055.04.750.40.11.61.197.599100.024.024. 052.038.02.360.40.10.80.623.687.5100.016.016.042.029.01.180.40.10.20.49.5 64.9100.012.012.033.022.50.60.40.10.20.33.139.8100.08.08.024.016.00.30.40 .10.20.31.721.5100.05.05.017.011.00.150.40.10.20.31.514.491.64.04.013.08.5 0.0750.40.10.20.31.18.676.83.03.07.05.0

图1 下面层AC — 25级配曲线图

由图1可知，设计的级配曲线靠近级配范围的下限，考虑到沥青路面的车辙主要

发生在中下面层，级配曲线靠近级配范围下限有利于为减缓沥青路面车辙的形成。

1.2 最佳沥青用量的确定

以0.2%间隔变化，采用4个不同的油石比3.6%、3.8%、4.0%、4.2%制备4组

马歇尔试件，马歇尔试件按岩沥青混合料AC —25的矿质混合料配合比设计曲线，

采用单档筛分配料并单个试件备料，试件尺寸为φ101.6 mm×63.5 mm，按技术要求每个试件双面各击实75次的方法成型。试验成型时集料的烘料温度为190 ℃，沥青混合料的拌和温度为170 ℃，击实温度控制在170 ℃左右。

分别试验岩沥青掺量为沥青混合料质量的1.5%、2.25%、3.0%条件下的马歇尔试件，马歇尔试验首先加入石料与岩沥青干拌90 s，打开拌和锅，稍微人工拌和后，继续干拌90 s；再加入基质沥青，拌和90 s；最后加入矿粉拌和90 s。

按上述方法成型试件，经24 h后测定其视密度、空隙率、沥青饱和度等物理指标(试验时水温为25 ℃，水的密度为0.997 1 g/cm3)，测定物理指标后的试件，在60 ℃温度下测定其马歇尔稳定度，试验结果分别如表2～表4所示。

根据表2～表4试验结果，分别计算出1.5%、2.25%、3.0%岩沥青掺量下AC —25沥青混合料油石比为3.9%、3.8%、3.74%，从试验结果分析可知，随着岩沥

青掺量增加，AC — 25沥青混合料油石比呈现减小趋势，分析原因主要是由于岩

沥青改性剂中含有天然沥青，在沥青混合料中可充当沥青胶结料作用。

表2 1.5%岩沥青改性沥青混合料AC-25的马歇尔试验指标测定结果油石比/%毛

体积相对密度空隙率/%饱和度/%矿料间隙率/%稳定度/kN流值/(0.1

mm)3.62.396.458.714.413.5626.353.82.395.265.614.113.8828.454.02.403.97 0.213.813.6731.054.22.432.975.613.312.9033.65

表3 2.25%岩沥青改性沥青混合料AC—25的马歇尔试验指标测定结果油石比/%

毛体积相对密度空隙率/%饱和度/%矿料间隙率/%稳定度/kN流值/(0.1

mm)3.62.375.658.815.214.3335.353.82.384.466.614.915.7938.304.02.393.87 2.014.715.5941.954.22.403.275.614.513.9446.50

表4 3.0%岩沥青改性沥青混合料AC—25的马歇尔试验指标测定结果油石比/%毛体积相对密度空隙率/%饱和度/%矿料间隙率/%稳定度/kN流值/(0.1

mm)3.62.375.159.115.621.628.03.82.384.265.614.819.033.74.02.383.671.213