沥青混合料抗车辙剂在重载交通改造中的应用

粒度范围 < 0. 6 mm/ % < 0. 15 mm/ % < 0. 075 mm/ %
100 90～100 75～100
外观/ % 亲水系数/ %
无团粒结块 ≤1
2 原材料和试验方法
试验矿料级配按 AC220 ( Ⅰ) 配制 ,选用的材料为台湾 CPC70 号重交通沥青 ,深圳芙蓉石场破碎石灰岩碎石 ,博罗石粉厂生产 的石灰石矿粉 ,机制砂选用辉绿岩 ,原材料的各项指标满足 J T G F4022004 公路沥青路面施工技术规范的要求 。
T
ECTU
RE
Vol . Feb.
36 No . 4 2010
·191 ·
文章编号 :100926825 (2010) 0420191202
沥青混合料抗车辙剂在重载交通改造中的应用
李信琼
摘 要 :结合抗车辙剂的试验分析和在实际工程中的应用 ,介绍了沥青混合料抗车辙剂的作用机理和应用效果 ,提出相
收稿日期 :2009210213 作者简介 :李信琼 (19692 ) ,男 ,工程师 ,深圳市路桥建设集团 ,广东 深圳 518055
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第 36 201
卷第 0年
4 2
期 月
山
西
建
筑
混合料级配采用泥岗路改造工程中面层的 AC220 沥青混合 料目标配比 ,级配曲线如图 1 所示 。
按照 J T G F4022004 公路沥青路面施工技术规范热拌沥青混 合料配合比设计方法 ,在拌合温度为 165 ℃,击实温度为 150 ℃ 下 ,进行马歇尔最佳沥青用量设计试验 ,确定 AC220 沥青混合料 的最佳油石比为 4. 4 %。在实际工程中 ,车辙王沥青混合料抗车 辙剂的掺量为 0. 3 % (质量比) ,为进行试验对比 ,实验室采用了 0. 3 %和 0. 5 %两个掺量 ,掺加 0. 3 %和 0. 5 %的沥青混合料抗车 辙剂的沥青混合料的最佳油石比分别采用 4. 5 %和 4. 6 %。
车辙试验拌和楼取样车辙试验结果见表8拌和楼取样车辙试验结果编号动稳定度变形深度mm04平均从取样试验结果可以看出所得数据与试验数据接近证明抗车辙剂在拌和中能在沥青混合料中分散均匀并发挥相应的作用
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SHAN
XI
ARCHI
表 1 重交沥青 70 号性能测试结果表
沥青类型
针入度 (25 ℃) 软化点
0. 1 mm
℃
重交沥青 实测值 70 号 规范值
74 60～80
48. 2 44～54
粘度 (60 ℃) Pa·s
172 —
延度 (15 ℃) cm
115 > 100
闪点 相对密度 ℃ (25 ℃)
> 300 > 230
4 路用性能测试
4. 1 马歇尔试验
按照 J TJ 05222000 公路工程沥青及沥青混合料试验规程的 试验方法对沥青混合料的马歇尔指标进行了测试 ,以分析掺加抗 车辙剂对沥青混合料体积指标的影响 。
从试验结果可以看出 ,掺加抗车辙剂后 ,沥青混合料的各项 体积指标都没有很大变化 ,马歇尔稳定度有比较明显的增加 。
YE Jian L I Yu2hua Abstract : Exploring an important factor , dosage of gravel , which significantly influences t he quality of molding. Four evaluative coefficients are applied , which are t hickness of pad , number of first pressing , number of repeat pressing and curing temperature. The influence on dosage of gravel and quality of molding by t hose four coefficients is simulated , compared and analyzed by indoor tests. Key words : fiber2reinforced chip seal , molding in laboratory , dosage of gravel , research by experiment , index of evaluation
4. 2 水稳性检验
从试验结果可以看出 ,掺加车辙剂对沥青混合料的水稳定性 有明显提高 ,并且常规和浸水马歇尔稳定度都高于空白样 。
4. 3 高温车辙性能
AC220 混合料试验结果见表 5 ,表 6 。 表 5 AC220 混合料车辙试验结果
项目
AC220 Ⅰ AC220 Ⅰ+ 3 ‰车辙剂 AC220 Ⅰ+ 5 ‰车辙剂 AC220 Ⅰ+ 7 ‰车辙剂
指 标
技术ห้องสมุดไป่ตู้求
表观相对密度/ g·cm - 3 坚固性 ( > 0. 3 mm 部分) / % 水洗法 < 0. 075 mm 颗粒含量/ %
塑性指数/ % 非压实空隙率/ %
≥2. 5 ≤12 ≤3
0 ≥4. 5
表 4 矿粉指标及测定结果
指 标 视密度/ g·cm - 3
含水率/ %
技术要求 ≥2. 5 ≤1
7 结语
1) 掺加沥青混合料抗车辙剂后 ,沥青混合料的各项性能得到 显著提高 ,尤其是动稳定度提高的幅度较大 ,远远超过规范要求的 3 000 次/ mm ,这对于高温 ,重载交通的路段具有很高的使用价值 。 2) 掺和抗车辙剂后的沥青混合料水稳定性有明显改善 ,能够在很 大程度上提高沥青路面的水损害 。3) 外掺沥青混合料抗车辙剂 施工工艺简单 ,施工简便 ,具有较高的实用价值 。 参考文献 : [ 1 ] J TJ 036298 ,公路改性沥青路面施工技术规范[ S] . [ 2 ] 华南理工大学道路工程研究所. 湖南临长高速第六合同段
5 施工工艺控制措施
5. 1 拌和
使用抗车辙剂需要适当提高集料加热温度和沥青加热温度 。
一般情况下 ,掺加沥青混合料添加剂后 ,石料加热温度为 190 ℃～
200 ℃,沥青加热温度为 160 ℃～170 ℃。拌和后混合料的温度 为 170 ℃～185 ℃。
5. 2 摊铺 、碾压
将摊铺机熨平板预热到 120 ℃左右 ,然后将沥青混合料卸到 受料斗内摊铺 ,摊铺速度一般为 2 m/ min～3 m/ min ,松铺系数一 般为 1. 15 ,摊铺温度为 160 ℃～170 ℃。对于骨架密实型沥青混 合料 ,可以采用紧跟摊铺机 ,采用紧跟慢压工艺压实 ,初压温度为 160 ℃～170 ℃;对于悬浮密实型沥青混合料 ,初压温度为 150 ℃～ 160 ℃,初压采用 12 t 左右的钢轮压路机 ,静压 1 遍 ,然后用 26 t 胶轮压路机碾压 2 遍 ,用 12 t 钢轮振动压路机振压 2 遍 ,最后用 12 t 的钢轮压路机静压 1 遍 ,其终压温度不低于 100 ℃。从施工 现场情况看 ,掺加沥青混合料抗车辙剂后 ,AC220 ( Ⅰ) 沥青混合料 在碾压过程中没有产生任何推移 ,施工控制基本上和改性 AC220 的控制方法相一致 ,各种指标非常良好 。
1 作用机理
作用机理主要有以下四个方面 :1) 集料增粘作用 。抗车辙剂 拌和时首先与集料干拌 ,部分熔融于集料表面 ,提高了集料的粘 结性 ,相当于对集料进行了预改性 ; 2) 沥青改性作用 。抗车辙剂 在湿拌和运输过程中 ,部分溶解或溶胀于沥青中 ,形成胶结作用 , 从而达到提高软化点温度 、增加粘度 、降低热敏性等沥青改性的 作用 ;3) 纤维加筋作用 。聚合物形成的微结晶区具有相当的劲 度 ,在拌和过程中部分拉丝成塑料纤维 ,在集料骨架内搭桥交联 而形成纤维加筋作用 ;4) 变形恢复作用 。抗车辙剂的弹性成分在 较高温度时具有使路面的变形部分弹性恢复的功能 ,因而降低了 成型沥青路面的永久变形 。
32
92. 4
6. 2 车辙试验
拌和楼取样车辙试验结果见表 8 。 表 8 拌和楼取样车辙试验结果
编号 1 2 3
平均
动稳定度/ 次·mm - 1 6 653 8 237 7 263 7 384
变形深度/ mm 1. 32 1. 21 1. 04 —
从取样试验结果可以看出 ,所得数据与试验数据接近 ,证明抗 车辙剂在拌和中能在沥青混合料中分散均匀 ,并发挥相应的作用 。 泥岗路从通车至今近半年 ,从目前的路面使用情况看 ,经过高温 、 暴雨多以及重载交通的作用 ,路面各项指标完全达到预期效果 。
60 ℃动稳定度/ 次·mm - 1 2 410 7 329 10 692 —
70 ℃动稳定度/ 次·mm - 1 623 1 358 2 784 4 538
表 6 AC220 混合料冻融劈裂试验结果
项目
冻融前劈裂强度/ MPa 冻融后劈裂强度/ MPa
AC220 Ⅰ
1. 00
0. 80
AC220 Ⅰ+ 3 ‰车辙剂
1. 30
1. 20
AC220 Ⅰ+ 5 ‰车辙剂
1. 50
1. 40
TSR/ % 80 92 93
从上述试验结果可以看出 :1) 掺加车辙剂对沥青混合料的高 温稳定性有显著的提高 ,掺加 0. 3 %的抗车辙剂车辙动稳定度由 空白样的 1 698 次/ mm 提高到 7 000 次/ mm 以上 ,远远高于规范 要求的 3 000 次/ mm ,因此实际工程中采用 0. 3 %的掺量是合理 的 。2) 掺加抗车辙剂后 ,沥青混合料马歇尔试验的流值增大 ,这符 合改性沥青混合料的流值增大规律 。3) 沥青混合料浸水 48 h 马歇 尔稳定度有显著增大 ,残留稳定度明显提高 ,说明添加车辙王添加 剂后 ,沥青混合料的水稳定性得到明显提高 。4) 马歇尔试验的稳 定度在添加 3 ‰车辙王添加剂后 ,明显比空白样得到提高 。5) 掺 加车辙剂后 ,劈裂强度绝对值和冻融劈裂强度比都有所提高 。
6 试验检测
6. 1 马歇尔试验
拌和楼取样马歇尔试验结果见表 7 。 表 7 拌和楼取样马歇尔试验结果
取样时间
实测密度 理论密度 g/ cm3 g/ cm3
空隙率 %
饱和度 %
稳定度 kN
流值 0. 1 mm
残留稳 定度/ %
2006. 4. 15 2. 387 2. 514 5. 1 67. 3 10. 8
应的施工控制措施 ,试验检测结果表明 :抗车辙剂在重载交通改造中发挥了重要作用 。
关键词 :沥青混合料抗车辙剂 ,车辙 ,中面层 ,施工工艺 ,马歇尔试验
中图分类号 : TU528. 042
文献标识码 :A
泥岗路位于深圳市北环快速和南环快速的腹心地段 ,是深圳 市东西方向最主要的交通动脉 ,承担着深圳市 90 %以上的大型货 车交通任务 。近 75 %以上的大型货厢车均经该路进入香港 ,据深 圳市交管部门统计 ,该路段高峰期日交通流量达 25 万次左右 ,其 中货车占 80 %以上 。
大量文献表明 ,就沥青路面而言 ,通常面层表面下 5 cm～10 cm 是产生车辙的主要区域 ,这一区域正好位于中面层 。另外 ,SHRP 的研究成果认为 :沥青路面内部温度比表面温度还高 ,沥青面层 下 2 cm 处是路面温度最高的地方 。因此 ,如何提高路面的抗重 载能力和高温稳定性 ,是重载交通路段设计中面临的主要课题 。 经试验 ,泥岗路改造工程中在中面层 AC220 沥青混合料中采用外 加抗车辙剂改性的方式进行改性 ,提高中面层的抗车辙能力 。
表 2 粗集料性能测试结果表
指 标 石料压碎值/ % 洛杉矶磨耗值/ % 视密度/ g·cm - 3 针片状颗粒含量/ % 软石含量/ %
坚固性/ % 对沥青的粘附性
技术要求 ≤28 ≤30 ≥2. 6 ≤10 ≤5 ≤12 4级
具体性能试验见表 1～表 4 。 表 3 细集料性能测试结果表
1. 031 —
3 配合比设计
试验测定结果 20. 1 18 2. 834 6. 84 2. 9 0 5级
试验测定结果 机制砂 2. 788 0. 8 — 0 47. 9
测定结果 2. 736 0. 3 100 96. 3 86. 7
符合要求 0. 824
Experimental research of aggregate dosage f or the molding of f iber2reinf orced chip seal