SBS改性瀝青路用性能的研究_第1頁(yè)
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1、sbs改性瀝青路用性能研究xx省交通勘測(cè)設(shè)計(jì)院2008年1月目次1引言42概述62.1改性瀝青的發(fā)展62.2改性瀝青的分類62.3改性瀝青的生產(chǎn)73 sbs改性瀝青的室內(nèi)試驗(yàn)93.1室內(nèi)試驗(yàn)所采用的材料93.2室內(nèi)試驗(yàn)評(píng)價(jià)改性瀝青的指標(biāo)103.3室內(nèi)改性瀝青的加工方法113.4室內(nèi)試驗(yàn)的主要內(nèi)容113.5室內(nèi)試驗(yàn)主要結(jié)論123.6基質(zhì)瀝青的選擇和改性劑劑量的確定133.7改性瀝青路用性能指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)的確定153.8 sbs改性瀝青的相容性和貯存穩(wěn)定性164改性瀝青混合料的室內(nèi)試驗(yàn)194.1室內(nèi)混合料試驗(yàn)所采用的材料194.2室內(nèi)試驗(yàn)所采用的級(jí)配194.3瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)194.4瀝青混合

2、料的水穩(wěn)定性204.5瀝青混合料的高溫性能204.6瀝青混合料的低溫性能224.7瀝青混合料的疲勞性能234.8瀝青混合料的路用性能指標(biāo)245現(xiàn)場(chǎng)sbs改性瀝青的生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制255.1改性瀝青加工設(shè)備的工藝流程255.2施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果276改性瀝青上面層試驗(yàn)路施工技術(shù)總結(jié)296.1試驗(yàn)路施工的目的296.2瀝青混合料的目標(biāo)配合比296.3瀝青混合料的生產(chǎn)配合比296.4施工準(zhǔn)備306.5改性瀝青混合料的施工工藝306.6總結(jié)327 sbs改性瀝青效益分析及應(yīng)用前景347.1改性瀝青路面的成本分析347.2 sbs改性瀝青的經(jīng)濟(jì)效益347.3 sbs改性瀝青的社會(huì)效益357.4 sb

3、s改性瀝青在我省高速公路中的應(yīng)用前景359竣工路面的跟蹤調(diào)查369.1路面結(jié)構(gòu)369.2路面橫向裂縫產(chǎn)生的原因369.3路面裂縫調(diào)查情況369.4調(diào)查結(jié)論378結(jié)論與建議388.1結(jié)論388.2建議391引言近幾年來(lái),隨著我國(guó)高速公路建設(shè)事業(yè)的迅猛發(fā)展,交通及氣候條件對(duì)高速公路路面使用性能的要求也越來(lái)越高,一方面高速公路行駛車輛的重載、超載現(xiàn)象嚴(yán)重,并且渠化交通加重了車輛軸載對(duì)路面的破壞;另一方面,我國(guó)多數(shù)地區(qū)四季溫差變化很大,瀝青路面經(jīng)受著氣候條件變化的考驗(yàn)。我省從沈大高速公路通車之后開(kāi)始進(jìn)入到高速公路的快速發(fā)展期,沈陽(yáng)至撫順、沈陽(yáng)至本溪、沈陽(yáng)環(huán)城、沈陽(yáng)至四平、沈陽(yáng)至山海關(guān)高速公路相繼通車,

4、為我省交通運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用,但是應(yīng)該看到的是,一些路段的路面在使用過(guò)程中出現(xiàn)了程度不同的破壞現(xiàn)象,尤其在交通量較大、重載、超載車輛較多的路段上,路面的破壞現(xiàn)象體現(xiàn)的更為明顯。沈陽(yáng)至四平高速公路鐵嶺至四平段在通車一年后路面即產(chǎn)生大面積破壞現(xiàn)象,經(jīng)過(guò)分析主要是路面表面層瀝青混合料的空隙率較大,水穩(wěn)定性不足,由于水的作用使集料與瀝青之間的粘結(jié)力喪失,導(dǎo)致路面產(chǎn)生水損害;沈陽(yáng)至山海關(guān)高速公路通車兩年后一些路段產(chǎn)生車轍,通過(guò)對(duì)路面的鉆芯取樣篩分試驗(yàn),經(jīng)過(guò)分析認(rèn)為是由于路面瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性不足,施工單位對(duì)混合料級(jí)配及油石比的控制有偏差,造成瀝青混合料的級(jí)配偏細(xì),油石比偏大,致使路面

5、的高溫抗車轍能力不強(qiáng),而這兩條高速公路均是我省交通量較大的路段,重載超載車輛很多,因此如何保證重載超載路段路面的使用性能,使之能夠高溫抗車轍、低溫抗開(kāi)裂并具有良好的水穩(wěn)定性和抗老化能力,已經(jīng)成為現(xiàn)階段我省高速公路路面設(shè)計(jì)與施工的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。提高瀝青路面的使用性能,采用合理的混合料級(jí)配是一方面,另一方面瀝青的性能對(duì)路面的影響也非常大。我省在沈山高速公路之前瀝青路面表面層和中面層都是采用普通重交通道路石油ah-90號(hào),路面下面層采用ah-110號(hào)瀝青,早期竣工的高速公路使用的瀝青標(biāo)號(hào)更高。在沈山高速公路的表面層我省首次采用了進(jìn)口殼牌ah-90瀝青,但是通過(guò)瀝青及混合料的室內(nèi)試驗(yàn)表明,殼牌瀝青與國(guó)

6、產(chǎn)重交通瀝青沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別,省交通科學(xué)研究院曾經(jīng)對(duì)沈山高速公路表面層所采用的殼牌瀝青進(jìn)行了shrp分級(jí)試驗(yàn),其評(píng)價(jià)等級(jí)為pg64-22,只能滿足一般路段的交通要求,瀝青混合料的室內(nèi)試驗(yàn)也顯示,采用殼牌瀝青的ak-13a型抗滑表層混合料車轍試驗(yàn)的動(dòng)穩(wěn)定度只能達(dá)到8001000次/mm,這樣對(duì)于重載交通路段或者上坡路段,其高溫性能明顯不足,很容易使路面產(chǎn)生車轍,同時(shí)瀝青混合料的水穩(wěn)定性也不好?,F(xiàn)階段國(guó)外以及我國(guó)許多省份都開(kāi)始采用改性瀝青來(lái)提高路面的高低溫使用性能,2002年我省的丹本、盤海、錦阜以及錦朝高速公路的建設(shè)都將進(jìn)入到最后的瀝青面層鋪筑階段,設(shè)計(jì)上已經(jīng)考慮對(duì)這幾個(gè)項(xiàng)目瀝青路面的表面層和中面

7、層都采用sbs改性瀝青,因此本項(xiàng)目就是對(duì)目前我國(guó)最常用的sbs改性瀝青進(jìn)行研究,提出其設(shè)計(jì)與施工指南,用以指導(dǎo)上述在建項(xiàng)目的施工。2概述2.1改性瀝青的發(fā)展從40年代歐洲開(kāi)始使用改性瀝青以來(lái),改性瀝青的發(fā)展已有50多年的歷史。從品種上看,80年代初開(kāi)始?xì)W洲曾經(jīng)廣泛使用過(guò)eva,到80年代中期認(rèn)識(shí)到sbs的優(yōu)良性能,eva逐漸被sbs所取代,1991年歐洲用改性瀝青總量為52.5噸。據(jù)殼牌公司介紹,現(xiàn)在sbs/sis占改性瀝青的比例為44%,eva占11%,sb占10%,廢舊輪胎橡膠粉占9%,epdm占12%,pe占3%,betaplast占7%,其他占4%。2.2改性瀝青的分類2.2.1幾類主

8、要的改性瀝青所謂改性瀝青,也包括改性瀝青混合料,按照我國(guó)公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(jtj032)及公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(jtj036)的定義,是指“摻加橡膠、樹(shù)脂、高分子聚合物、磨細(xì)的橡膠粉或其它填料等外摻劑(改性劑),或采取對(duì)瀝青輕度氧化加工等措施,使瀝青或?yàn)r青混合料的性能得以改善而制成的瀝青混合料”。改性劑是指“在瀝青或?yàn)r青混合料中加入的天然的或人工的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料,可熔融、分散在瀝青中,改善或提高瀝青路面使用性能(與瀝青發(fā)生反應(yīng)或裹覆在集料表面上)的材料”。關(guān)于改性瀝青的分類,國(guó)際上并沒(méi)有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn),按照改性劑的不同,一般將其分為三類:(1)熱塑性橡膠類。(2)橡膠類。(3)

9、樹(shù)脂類。2.2.2各種改性劑性能的比較路用改性劑的種類繁多,而不同種類的改性劑所表現(xiàn)出的性能也有所不同,必須綜合考慮所在地區(qū)的氣候條件以及交通條件等進(jìn)行選擇。對(duì)于現(xiàn)階段常用的幾種改性劑,江蘇省交通廳公路局曾經(jīng)對(duì)它們的路用性能進(jìn)行了比較,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2.2.2-16。通過(guò)比較試驗(yàn)結(jié)果可以看出,eva、sbs和pe對(duì)瀝青的高溫性能都有不同程度的改善,但是sbs對(duì)瀝青的低溫性能提高的幅度也很大,而eva和pe對(duì)瀝青的低溫性能改善不明顯,突出的表現(xiàn)在低溫延度的指標(biāo)上,同時(shí)eva和pe改性瀝青的彈性恢復(fù)也不及sbs改性瀝青。我省地處東北地區(qū)的最南端,氣候條件較為特殊,全年一月份氣溫最低,平均為-15.7

10、,最低氣溫-25-31.5;最高氣溫3539.3,而且近幾年來(lái)夏季氣溫越來(lái)越高,高溫持續(xù)時(shí)間也有增長(zhǎng)的趨勢(shì),所以路面設(shè)計(jì)中對(duì)瀝青混合料的高溫和低溫性能都要兼顧,通過(guò)上述的一些試驗(yàn)結(jié)果表明,sbs改性瀝青的高低溫性能均較好,相比eva、pe和sbr有一定的優(yōu)勢(shì),因此2002年我省在建的四條高速公路項(xiàng)目中我們確定采用sbs對(duì)瀝青進(jìn)行改性。2.3改性瀝青的生產(chǎn)2.3.1常用的改性瀝青生產(chǎn)方法除了少量可以采用直接投入法加工改性瀝青的改性劑如sbr膠乳外,大部分改性劑與道路瀝青的相容性很不好,所以必須采用特殊的加工方式,將改性劑完全分散在瀝青中,才能生產(chǎn)改性瀝青。我國(guó)之所以長(zhǎng)期以來(lái)對(duì)改性瀝青的推廣進(jìn)展緩

11、慢,不能不說(shuō)是由于在改性瀝青設(shè)備上陷入了誤區(qū),對(duì)pe,sbs等僅僅采用常規(guī)的機(jī)械攪拌方式,以致加工效果不明顯,嚴(yán)重影響了改性瀝青的發(fā)展。所以改性瀝青設(shè)備成了發(fā)展改性瀝青的關(guān)鍵。歸納起來(lái),改性瀝青的加工制作及使用方式,可以分為預(yù)混法和直接投入法兩大類。2.3.2直接投入法所謂直接投入法是直接將改性劑投入瀝青混合料拌和鍋與礦料、瀝青拌和制作改性瀝青混合料的工藝。嚴(yán)格來(lái)說(shuō),由于它沒(méi)有預(yù)先與瀝青共混,所以沒(méi)有經(jīng)歷制作改性瀝青的階段,也不好說(shuō)是制作改性瀝青。正如前所述,現(xiàn)在一般都把預(yù)混法和直接投入法作為改性瀝青制作工藝的兩大類來(lái)看待。2.3.3母體法母體法的原理是先采用一種方法制備加工成高劑量聚合物改性

12、瀝青母體,再在現(xiàn)場(chǎng)把改性瀝青母體與基質(zhì)瀝青摻配稀釋成要求劑量的改性瀝青使用,所以又稱為二次摻配法,母體法可以采用溶劑法和混煉法制備改性瀝青母體。2.3.4機(jī)械攪拌法從理論上講,聚合物改性劑與基質(zhì)瀝青都可以通過(guò)機(jī)械攪拌得到改性瀝青。不過(guò),由于改性劑與基質(zhì)瀝青的相容性不同,采用機(jī)械攪拌法的難易程度有很大的差別。對(duì)sbs,pe等相容性較差的改性劑,不適用于機(jī)械攪拌加工,而對(duì)eva以及某些相容性較好的聚合物,可以采用攪拌法加工。2.3.5膠體磨法和高速剪切法對(duì)目前工程上使用的較多的sbs,sis等熱塑橡膠類和eva,pe熱塑性樹(shù)脂類改性劑,由于它與瀝青相容性較差,僅僅采用簡(jiǎn)單的機(jī)械攪拌勢(shì)必需要太長(zhǎng)的時(shí)

13、間,且效果不好,所以我國(guó)長(zhǎng)期始終停留在試驗(yàn)階段。對(duì)于這些改性劑,必須通過(guò)膠體磨或高速剪切設(shè)備等專用的機(jī)械研磨和剪切強(qiáng)制將改性劑打碎,使改性劑充分分散到瀝青里,這種生產(chǎn)改性瀝青的方式是目前國(guó)際上最先進(jìn)的方法,除了可以在工廠生產(chǎn)專用的改性瀝青并運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)使用外,也可將改性瀝青設(shè)備安裝在現(xiàn)場(chǎng),邊制造邊使用,從而給生產(chǎn)上帶來(lái)了很大的方便,而且改性瀝青的質(zhì)量較好,因此是值得推廣的方法。2.3.6我省sbs改性瀝青的市場(chǎng)現(xiàn)狀隨著我省公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展,sbs改性瀝青良好的路用性能已經(jīng)逐漸被公路建設(shè)單位和很多石化企業(yè)所認(rèn)同。目前,除了現(xiàn)場(chǎng)加工的sbs改性瀝青之外,我省很多的企業(yè)已經(jīng)能夠生產(chǎn)成品sbs改性瀝青

14、,主要有盤錦中油遼河瀝青有限公司、大連西太平洋石化公司、盤錦北方瀝青股份公司、盤錦八方石化有限責(zé)任公司以及沈陽(yáng)三鑫公路公司等等,其中不乏質(zhì)量?jī)?yōu)良的產(chǎn)品,這也為我省sbs改性瀝青的應(yīng)用提供了很好的條件。3 sbs改性瀝青的室內(nèi)試驗(yàn)3.1室內(nèi)試驗(yàn)所采用的材料3.1.1基質(zhì)瀝青我省目前有三個(gè)大型的石化企業(yè)可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重交通道路石油瀝青,分別為遼河油田石化總廠、大連西太平洋石化公司和盤錦北方瀝青股份有限公司,為了推廣sbs改性瀝青在我省的應(yīng)用,室內(nèi)試驗(yàn)選用上述公司生產(chǎn)的ah-90號(hào)和ah-110號(hào)等三個(gè)品牌五種瀝青產(chǎn)品。從基質(zhì)瀝青的試驗(yàn)結(jié)果可以看出:(1)西太90號(hào)針入度偏低,界于70號(hào)與90號(hào)之間

15、;而遼河與北方90號(hào)基本屬于正常范圍,西太的針入度比二者低10個(gè)單位,也就是說(shuō)低半個(gè)標(biāo)號(hào),因此其高溫穩(wěn)定性較遼河與北方好。(2)從當(dāng)量脆點(diǎn)來(lái)看,遼河與北方瀝青的較西太低,因此其低溫性能較西太要好。據(jù)黑龍江(哈雙高速)、吉林(長(zhǎng)余中下面層)使用西太瀝青的路面調(diào)查來(lái)看,一個(gè)冬季后路面裂縫偏多,這與其低溫抗裂性差有關(guān);而從錦阜、錦朝使用遼河與北方瀝青的路面中下面層看,雖然半剛性基層裂縫較多,但2001年越冬后裂縫很少。(3)90號(hào)瀝青的低溫延度指標(biāo)比110號(hào)瀝青要低,說(shuō)明110號(hào)瀝青的低溫性能要優(yōu)于90號(hào)瀝青。(4)軟化點(diǎn):西太瀝青較遼河與北方瀝青要高,也說(shuō)明西太瀝青高溫性能較好。3.1.2 sbs

16、改性劑室內(nèi)試驗(yàn)主要選擇了國(guó)內(nèi)最常用的燕化4303型和岳化道改2#星型改性劑進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn),同時(shí)對(duì)岳化791-h線型改性劑以及臺(tái)灣生產(chǎn)的tck611a型改性劑也進(jìn)行了比較,室內(nèi)試驗(yàn)所使用的改性劑的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3.1.2。表3.1.2 幾種主要改性劑的物理性能指標(biāo)指標(biāo)單位岳化791-h岳化道改2#岳化801型燕化1401燕化4303臺(tái)灣tck611a結(jié)構(gòu)線型星型星型線型星型星型分子量等級(jí)10萬(wàn)2528萬(wàn)20萬(wàn)10萬(wàn)20萬(wàn)3032萬(wàn)嵌段比30/7040/6030/7040/6030/7030/70充油率%000000拉伸強(qiáng)度mpa18.012.014.018.018.015.7300%定伸應(yīng)力mpa2

17、.01.72.02.52.52.5扯斷伸長(zhǎng)率%750650650600550650永久變形%3030306560硬度邵氏a7578078278075863熔體流動(dòng)速率g/10min0.55.001.001.00.13.00.10.50總灰分%0.20.20.20.20.20.2揮發(fā)分%0.71.00.72.02.00.43.2室內(nèi)試驗(yàn)評(píng)價(jià)改性瀝青的指標(biāo)3.2.1感溫性指標(biāo)瀝青的感溫性(即溫度敏感性)是指在給定的溫度變化條件下,瀝青的針入度或粘度變化的性質(zhì),它是決定瀝青使用時(shí)的工作性質(zhì)以及瀝青面層使用性能的重要指標(biāo),通常采用針入度指數(shù)pi來(lái)評(píng)價(jià)瀝青的感溫性。針入度指數(shù)pi主要是采用瀝青的針入度p

18、(以對(duì)數(shù)坐標(biāo)表示,lgp)和相應(yīng)的溫度t(以普通坐標(biāo)表示)在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上回歸成一條直線,該直線的方程可用式(3.2.1-1)表示: (3.2.1-1)通過(guò)測(cè)定瀝青在15、25、30三個(gè)溫度條件下的針入度,利用對(duì)數(shù)關(guān)系,按式(3.2.1-1)進(jìn)行線性回歸求得針入度溫度感應(yīng)性系數(shù)a(要求相關(guān)系數(shù)r0.997),再按式(3.2.1-2)計(jì)算針入度指數(shù)pi。 (3.2.1-2)3.2.2瀝青的高溫性能指標(biāo)瀝青的高溫性能對(duì)瀝青路面抵抗高溫變形,防止夏季路面出現(xiàn)車轍有重要意義,試驗(yàn)中采用瀝青的軟化點(diǎn)和當(dāng)量軟化點(diǎn)來(lái)評(píng)價(jià)瀝青的高溫性能。其中軟化點(diǎn)采用室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行實(shí)測(cè),當(dāng)量軟化點(diǎn)t800是按式(3.2.1-1

19、)回歸求得系數(shù)a、k后,按式(3.2.2)進(jìn)行計(jì)算: (3.2.2)t800值越大,表明瀝青的高溫穩(wěn)定性能越好。3.2.3瀝青的低溫性能指標(biāo)瀝青的低溫性能對(duì)瀝青混凝土的低溫抗裂性能有重要的影響,采用當(dāng)量脆點(diǎn)t1.2和5低溫延度來(lái)評(píng)價(jià)瀝青的低溫性能。當(dāng)量脆點(diǎn)t1.2是交通部“八五”攻關(guān)專題研究中提出的用來(lái)評(píng)價(jià)瀝青低溫性能的指標(biāo),采用上述同樣方法求得系數(shù)a、k后,按式(3.2.3)計(jì)算當(dāng)量脆點(diǎn)t1.2: (3.2.3)t1.2值越小,表示瀝青低溫抗裂性能越好。瀝青的低溫延度是評(píng)價(jià)瀝青低溫性能的另一個(gè)重要指標(biāo),低溫延度大的瀝青,其低溫抗裂性能好。一般來(lái)說(shuō),在15或25的條件下,各種瀝青的延度沒(méi)有什么

20、差別,但以5或10條件下的延度來(lái)看,各種瀝青間的差別就非常明顯,因而許多國(guó)家的瀝青標(biāo)準(zhǔn)中都增加了瀝青低溫延度這一指標(biāo)。3.2.4瀝青的耐久性能指標(biāo)高等級(jí)公路的瀝青路面,應(yīng)具有良好的耐久性。路用瀝青材料在儲(chǔ)運(yùn)、加熱、與集料拌和、施工和長(zhǎng)期使用過(guò)程中,受到各種因素的作用,使瀝青發(fā)生一系列的物理和化學(xué)的變化,產(chǎn)生老化,在其它條件滿足要求的情況下,瀝青的抗熱老化性能直接影響瀝青路面的使用性能和壽命。采用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)瀝青的抗老化性能。3.3室內(nèi)改性瀝青的加工方法室內(nèi)試驗(yàn)采用日本進(jìn)口小型高速剪切機(jī)加工改性瀝青,見(jiàn)圖3.3-1,具體方法是將基質(zhì)瀝青加熱至160170左右,將改性劑投入至容器中,先低

21、速攪拌15min(2000r/min),然后在170180條件下高速攪拌45min(800010000r/min),即可得到加工完成的sbs改性瀝青,加工后的sbs改性瀝青的顯微照片見(jiàn)圖3.3-23.3-3。3.4室內(nèi)試驗(yàn)的主要內(nèi)容改性瀝青的室內(nèi)試驗(yàn)主要是采用不同產(chǎn)地、不同標(biāo)號(hào)的基質(zhì)瀝青,摻加不同劑量的sbs改性劑摻配生產(chǎn)sbs改性瀝青,然后對(duì)其各項(xiàng)路用性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),主要的試驗(yàn)內(nèi)容包括針入度、軟化點(diǎn)、針入度指數(shù)、彈性恢復(fù)、低溫延度以及旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱加熱試驗(yàn)等等,并有選擇的對(duì)一些改性瀝青進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)粘度測(cè)定,同時(shí)對(duì)一些成品sbs改性瀝青也進(jìn)行了檢測(cè)。3.5室內(nèi)試驗(yàn)主要結(jié)論改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)反映了

22、改性瀝青的改性效果以及改性瀝青的路用性能,不同的基質(zhì)瀝青改性后其技術(shù)性能變化不同。從改性瀝青的試驗(yàn)結(jié)果可以看出:(1)改性劑在3%5%的范圍內(nèi),隨著改性劑劑量的增加,改性瀝青各方面的性能呈現(xiàn)逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì),表現(xiàn)在軟化點(diǎn)和當(dāng)量軟化點(diǎn)逐漸增高,針入度指數(shù)pi和5延度增大,當(dāng)量脆點(diǎn)降低,彈性恢復(fù)增大,135運(yùn)動(dòng)粘度提高。(2)高溫穩(wěn)定性方面,西太改性瀝青要優(yōu)于北方改性瀝青和遼河改性瀝青,表現(xiàn)在軟化點(diǎn)和當(dāng)量軟化點(diǎn)較高,針入度指數(shù)pi值較大,北方改性瀝青的高溫性能也較好。(3)低溫性能方面,5延度一般來(lái)說(shuō)反映了改性瀝青的低溫變形能力,從110號(hào)基質(zhì)瀝青的改性瀝青來(lái)看,遼河比西太改性瀝青的5延度高,說(shuō)明遼

23、河改性瀝青低溫性能比西太的要好。遼河90號(hào)基質(zhì)瀝青和岳陽(yáng)石化改性劑摻配時(shí),其5延度也高于北方和西太90號(hào)瀝青改性的結(jié)果,只是和燕山石化改性劑相配時(shí),延度才降低,因此總體上來(lái)說(shuō),遼河改性瀝青的低溫性能要優(yōu)于北方和西太改性瀝青。(3)施工性能方面,從同一標(biāo)號(hào)基質(zhì)瀝青生產(chǎn)的改性瀝青的120、135、150的運(yùn)動(dòng)粘度來(lái)看,西太改性瀝青要比北方改性瀝青和遼河改性瀝青高,從施工的角度看,西太改性瀝青需要的拌和溫度與碾壓溫度要比北方和遼河改性瀝青要高一些,達(dá)到同一粘度時(shí)西太改性瀝青的溫度應(yīng)提高1520。從180的運(yùn)動(dòng)粘度來(lái)看,兩種改性瀝青的粘度基本相當(dāng),因此改性瀝青的加工溫度基本相同。(4)西太110號(hào)改性

24、瀝青的低溫性能要優(yōu)于90號(hào)瀝青的改性效果,而高溫性能稍差;而遼河110號(hào)改性瀝青的高低溫性能比90號(hào)改性瀝青的效果都要好。(5)線型sbs改性劑生產(chǎn)的改性瀝青的高低溫性能明顯低于星型改性劑生產(chǎn)的改性瀝青。(6)采用臺(tái)灣tck改性劑加工的改性瀝青的性能指標(biāo)與岳化或燕化改性劑相差不大。(7)配伍性方面,西太90號(hào)瀝青與兩種改性劑摻配的改性瀝青的差別不很明顯,二者延度和軟化點(diǎn)相差不多,燕化改性劑的針入度指數(shù)優(yōu)于岳化,彈性恢復(fù)性能岳化優(yōu)于燕化;而遼河瀝青和北方瀝青與岳陽(yáng)石化4303改性劑的摻配效果要明顯高于與燕山石化改性劑進(jìn)行摻配,這說(shuō)明燕化改性劑與瀝青的相容性比岳化改性劑要稍微差一些。(8)成品改性

25、瀝青由于是工廠化生產(chǎn),其高低溫性能普遍優(yōu)于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的改性瀝青,同時(shí)由于摻加了穩(wěn)定劑,其離析試驗(yàn)基本上也能夠滿足要求。3.6基質(zhì)瀝青的選擇和改性劑劑量的確定3.6.1基質(zhì)瀝青的選擇通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果匯總表中的數(shù)據(jù)可以看出,采用西太110號(hào)基質(zhì)瀝青生產(chǎn)的改性瀝青的高溫性能比90號(hào)改性瀝青生產(chǎn)的改性瀝青稍差,軟化點(diǎn)相對(duì)較低;而低溫性能優(yōu)于90號(hào)瀝青生產(chǎn)的改性瀝青,表現(xiàn)在低溫延度明顯較大;而采用遼河110號(hào)瀝青生產(chǎn)的改性瀝青的高低溫性能普遍要好于用90號(hào)瀝青生產(chǎn)的改性瀝青,只是針入度指數(shù)pi值偏低,根據(jù)上述的分析結(jié)果,我們先期曾經(jīng)提出采用110號(hào)瀝青作為基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性,并召開(kāi)了論證會(huì),經(jīng)過(guò)討論,業(yè)主和

26、一些專家認(rèn)為要吸取沈山高速公路的教訓(xùn),2002年我省在建項(xiàng)目的瀝青路面首先還是要保證瀝青混合料的高溫性能,確保路面具有足夠的抗車轍能力,雖然遼河110號(hào)瀝青的改性效果好于90號(hào),但是畢竟差別不大,因此最終我們確定采用90號(hào)瀝青作為基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性。3.6.2改性劑劑量的確定在對(duì)2002年即將竣工的四條高速公路的路面進(jìn)行設(shè)計(jì)的初期,我們考慮對(duì)路面上面層和中面層改性瀝青的劑量初步確定分別為5%和3%,對(duì)于表面層使用5%的劑量大家意見(jiàn)較為統(tǒng)一,試驗(yàn)結(jié)果也表明5%劑量改性瀝青的性能是最優(yōu)的,但是對(duì)于中面層3%的劑量存在比較大的爭(zhēng)議,因此對(duì)這方面進(jìn)行了有針對(duì)性的比較工作。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,改性瀝青的某一項(xiàng)指

27、標(biāo)隨著改性劑劑量的不同而變化的情況見(jiàn)圖3.6.2。從上面的比較圖中可以看出,在改性劑劑量3%5%的變化范圍內(nèi),改性瀝青的各項(xiàng)指標(biāo)呈逐漸增加的趨勢(shì),但是很多指標(biāo)在4%劑量這一點(diǎn)上有明顯的拐點(diǎn)出現(xiàn),其性能指標(biāo)有突增的現(xiàn)象,延度指標(biāo)甚至在4%的劑量上出現(xiàn)了峰值,這種情況在遼河瀝青上體現(xiàn)尤其明顯。這表明改性瀝青合理的改性劑劑量應(yīng)在4%以上,同時(shí)從試驗(yàn)結(jié)果中可以看出,一些試驗(yàn)項(xiàng)目在3%劑量上的試驗(yàn)結(jié)果水平較低,改性效果不明顯,因此最終我們將中面層改性瀝青改性劑的劑量調(diào)整為4%,雖然較原設(shè)計(jì)增加了一部分造價(jià),但是使中面層改性瀝青的效果得到了大幅度的提高。3.7改性瀝青路用性能指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn)的確定3.7.1規(guī)

28、范中改性瀝青的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)加工的改性瀝青,應(yīng)該提出一套合理的性能指標(biāo)控制標(biāo)準(zhǔn),來(lái)衡量瀝青改性的效果。根據(jù)地理和氣候特點(diǎn),我省處于夏熱冬寒區(qū),可以采用公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(jtj036-98)中的i-b類或i-c類改性瀝青。對(duì)照我們室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)果和上述規(guī)范中的指標(biāo)要求,我們發(fā)現(xiàn)規(guī)范中制定的一些指標(biāo)偏低,如果按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制的話,就達(dá)不到嚴(yán)格控制瀝青改性效果的要求,因此需要在室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)改性瀝青的控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷暮吞岣摺?.7.2我省改性瀝青的技術(shù)性能指標(biāo)和現(xiàn)場(chǎng)控制方法根據(jù)我們的室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果,充分考慮現(xiàn)場(chǎng)改性的特點(diǎn),針對(duì)表面層和中面層已經(jīng)確定采用5%和4%sbs改性劑劑量的

29、實(shí)際情況,提出了改性瀝青的技術(shù)性能指標(biāo),見(jiàn)表3.7.2,供在工程實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中參考。表3.7.2 遼寧省sbs改性瀝青技術(shù)指標(biāo)要求 瀝青種類技術(shù)指標(biāo)表面層sbs改性瀝青中面層sbs改性瀝青針入度 25,100g,5s (0.1mm)5060針入度指數(shù)pi-0.2-0.6延 度5,5cm/min (cm)4535軟化點(diǎn)tr&b()7060運(yùn)動(dòng)粘度135(pas)33閃 點(diǎn)(coc)()230230溶解度(三氯乙?。?)9999離析,軟化點(diǎn)差()2.52.5彈性恢復(fù)25(%)8575旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)(rtfot)后殘留物質(zhì)量損失(%)1.01.0針入度比25(%)6055延度5(cm)2520在

30、大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程中,需要按一定頻次對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的改性瀝青的指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn),改性瀝青的軟化點(diǎn)、低溫延度和針入度的指標(biāo)波動(dòng)較大,而彈性恢復(fù)、運(yùn)動(dòng)粘度等指標(biāo)相對(duì)較為穩(wěn)定,因此我們建議在生產(chǎn)過(guò)程中,應(yīng)重點(diǎn)對(duì)改性瀝青的軟化點(diǎn)、低溫延度和針入度的指標(biāo)進(jìn)行抽檢,同時(shí)計(jì)算改性瀝青的pi值,只要這些指標(biāo)能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求,就可以認(rèn)定瀝青的改性效果達(dá)到了預(yù)期的要求。而對(duì)于閃點(diǎn)、彈性恢復(fù)以及溶解度等等指標(biāo),可以不必進(jìn)行檢測(cè)。rtfot試驗(yàn)由于耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng),建議降低頻次進(jìn)行抽檢。3.8 sbs改性瀝青的相容性和貯存穩(wěn)定性3.8.1概述目前,通過(guò)大量的試驗(yàn)研究已經(jīng)表明,sbs改性瀝青中的改性劑與瀝青并沒(méi)

31、有發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng),而是均勻的分散、吸附在瀝青中,僅僅是物理意義上的共存、共融。所謂相容性是指改性劑以微細(xì)的顆粒均勻、穩(wěn)定的分布在瀝青介質(zhì)中,不發(fā)生分層、凝聚或者互相分離的現(xiàn)象的性質(zhì),它取決于改性劑和瀝青兩相界面上的相互作用,兩者溶解度參數(shù)越接近則相容性越好。相容性好的瀝青,改性劑分散均勻,成為均勻連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),相反成為絮狀、塊狀,當(dāng)改性瀝青冷卻時(shí)便凝聚析出、分層。所以,同一種改性劑對(duì)不同的基質(zhì)瀝青會(huì)產(chǎn)生不同的改性效果,這就是改性劑和瀝青的配伍作用。改性瀝青的性能取決于改性劑和基質(zhì)瀝青的混融狀態(tài)以及體系的穩(wěn)定性。一般來(lái)說(shuō),改性的效果與sbs的品種、分子量和劑量密切相關(guān)。線型sbs改性瀝青的

32、貯存穩(wěn)定性普遍優(yōu)于星型sbs改性瀝青,但線型sbs改性瀝青的技術(shù)性能指標(biāo)提高幅度要比星型的差;sbs改性劑的分子量越高,改性效果越明顯,但加工困難。不同劑量對(duì)改性瀝青貯存穩(wěn)定性也有影響,對(duì)于相同品種的基質(zhì)瀝青,隨著sbs含量的增加,聚合物吸收瀝青輕質(zhì)油分的比率也在增加,當(dāng)sbs劑量超過(guò)3%時(shí),sbs改性瀝青經(jīng)過(guò)熱貯存時(shí),sbs融脹程度會(huì)大大減少,其離析程度有明顯增大。改性瀝青的相容性與基質(zhì)瀝青的組成也有密切的關(guān)系,道路瀝青的組成通常采用四組分分析方法,將瀝青分離為瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、芳香分和飽和分四種成分。法國(guó)學(xué)者brule曾提出,瀝青的組分比例在以下范圍時(shí),相容性較好:飽和分8%12%,芳香分和膠

33、脂85%89%,瀝青質(zhì)1%5%。國(guó)內(nèi)有的研究采用組分指數(shù)ci(瀝青+飽和分)/(芳香分+膠質(zhì))作為評(píng)價(jià)sbs改性瀝青基礎(chǔ)條件,其值大小建議在26%32%之間較合適,但這一結(jié)論仍需繼續(xù)驗(yàn)證。43.8.2 sbs改性瀝青的相容性試驗(yàn)測(cè)定相容性最基本的方法是將改性瀝青混合物在高溫條件下存放一定時(shí)間,在不同部位取樣,測(cè)定試樣的性質(zhì),根據(jù)指標(biāo)的差異來(lái)判斷相容性?,F(xiàn)在通用的方法是將改性瀝青放置在一個(gè)試管內(nèi),在163高溫條件下存放48h,在試管上部和下部各三分之一處取樣,測(cè)定軟化點(diǎn)的差值,來(lái)評(píng)價(jià)分離程度。采用遼河90號(hào)瀝青和西太90號(hào)瀝青作為基質(zhì)瀝青,分別摻加5%的岳化sbs改性劑,進(jìn)行相容性試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表

34、3.8.2。表3.8.2 sbs改性瀝青的相容性試驗(yàn)結(jié)果改性瀝青初始軟化點(diǎn)()貯存后軟化點(diǎn)()上層下層軟化點(diǎn)差西太90+5%岳化sbs82.586.678.28.4遼河90+5%岳化sbs71.075.168.86.3通過(guò)上述試驗(yàn)結(jié)果可以看出,現(xiàn)場(chǎng)制作改性瀝青的相容性試驗(yàn)不能滿足要求,離析試驗(yàn)的軟化點(diǎn)差均大于規(guī)范的2.5,因此如果不摻加其它的穩(wěn)定劑,改性瀝青在高溫條件下靜置時(shí),就會(huì)產(chǎn)生離析。3.8.3 sbs改性瀝青的熱貯存穩(wěn)定性試驗(yàn)對(duì)于sbs改性瀝青的熱穩(wěn)定性試驗(yàn),我們委托哈爾濱工業(yè)大學(xué)采用遼河110號(hào)瀝青摻加4%sbs改性劑生產(chǎn)改性瀝青,然后在150條件下保溫,并不斷的進(jìn)行攪拌,然后在經(jīng)過(guò)

35、2h、4h、8h、16h分別測(cè)定改性瀝青的三大指標(biāo),以評(píng)定改性瀝青在高溫貯存條件下的穩(wěn)定性,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3.8.3。表3.8.3 sbs改性瀝青熱貯存穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)項(xiàng)目150條件下不斷攪拌存放的時(shí)間0h2h4h8h16h軟化點(diǎn)()64676161655延度(cm)625563735325針入度7881766575通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果可以看出,在保證高溫及不斷攪拌的條件下,未摻加穩(wěn)定劑的sbs改性瀝青在一定的時(shí)間間隔內(nèi),其各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)保持了相對(duì)的穩(wěn)定,沒(méi)有出現(xiàn)太大的波動(dòng)。3.8.4小結(jié)綜合上述的試驗(yàn)結(jié)果,我們認(rèn)為:如果現(xiàn)場(chǎng)加工的sbs改性瀝青如果短時(shí)間內(nèi)不用需要貯存時(shí),必須保證改性瀝青在一定的高

36、溫條件下進(jìn)行不斷的攪拌或者泵送循環(huán),才能保證改性瀝青不會(huì)發(fā)生離析。但是由于對(duì)這方面的試驗(yàn)資料相對(duì)較少,對(duì)改性瀝青的穩(wěn)定性與基質(zhì)瀝青四組分的關(guān)系沒(méi)有采用試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,因此建議有條件時(shí)還應(yīng)該進(jìn)行進(jìn)一步的研究。4改性瀝青混合料的室內(nèi)試驗(yàn)4.1室內(nèi)混合料試驗(yàn)所采用的材料4.1.1改性瀝青改性瀝青仍然是室內(nèi)自行加工,基質(zhì)瀝青采用遼河、西太、北方ah-90號(hào)以及遼河、西太110號(hào)重交通瀝青,改性劑采用岳陽(yáng)石化和燕山石化生產(chǎn)的星型sbs改性劑,采用室內(nèi)小型高速剪切機(jī)進(jìn)行生產(chǎn),同時(shí)對(duì)部分廠家生產(chǎn)的成品sbs改性瀝青進(jìn)行了混合料試驗(yàn)。4.1.2粗集料抗滑表層混合料粗集料采用黑山稍戶生產(chǎn)的玄武巖石料;ac-20i

37、型中粒式瀝青混凝土的粗集料采用遼陽(yáng)小屯和通遠(yuǎn)堡的石灰石.4.1.3細(xì)集料細(xì)集料采用天然砂和石屑。4.1.4填料填料采用石灰石經(jīng)過(guò)磨細(xì)加工而成的礦粉。4.2室內(nèi)試驗(yàn)所采用的級(jí)配中粒式瀝青混凝土級(jí)配采用規(guī)范中的ac-20i型,瀝青混凝土抗滑表層采用ak-13a型和ak-16a型兩種級(jí)配。4.3瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程中的要求進(jìn)行瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)。從混合料的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果可以看出:(1)ac-20i型中粒式瀝青混凝土的穩(wěn)定度普遍要比抗滑表層瀝青混凝土的馬歇爾穩(wěn)定度高一些;(2)對(duì)中粒式瀝青混凝土而言,石料的產(chǎn)地對(duì)混合料的試驗(yàn)結(jié)果影響不大;(3)采用改性瀝青之后

38、,混合料的馬歇爾穩(wěn)定度增大。4.4瀝青混合料的水穩(wěn)定性瀝青混合料在浸水條件下,由于瀝青與石料的粘附性降低導(dǎo)致瀝青混合料的物理力學(xué)性能降低的程度稱作瀝青混合料的水穩(wěn)性。瀝青混合料的水穩(wěn)性不好容易導(dǎo)致瀝青面層產(chǎn)生嚴(yán)重車轍、局部松散和坑槽等現(xiàn)象。通常用浸水馬歇爾試驗(yàn)和真空飽水凍融后劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)性。4.4.1浸水馬歇爾試驗(yàn)將瀝青混合料在60的恒溫水浴中保溫48小時(shí),然后測(cè)定其穩(wěn)定度,計(jì)算殘留穩(wěn)定度。4.4.2凍融劈裂試驗(yàn)采用馬歇爾擊實(shí)儀雙面擊實(shí)各50次制作馬歇爾試件,然后分為兩組,一組在25水溫中浸泡2小時(shí)后,測(cè)定劈裂強(qiáng)度;第二組飽水過(guò)程如下:常溫下(約25)浸水20分鐘,0.0

39、9mpa真空下浸水15分鐘后恢復(fù)常壓,-18冰箱中置放16小時(shí),60水浴中恒定24小時(shí),25水中浸泡2小時(shí)后,測(cè)定劈裂強(qiáng)度,二者的比值即為殘留強(qiáng)度,其值越大,表示水穩(wěn)定性能越好。從水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果可以看出:(1)采用改性瀝青之后,瀝青混合料的水穩(wěn)定性顯著增強(qiáng),殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂殘留強(qiáng)度均可以達(dá)到90%左右,而普通瀝青混合料的凍融劈裂殘留強(qiáng)度只能達(dá)到7080%。(2)ac-20i型中粒式瀝青混凝土與抗滑表層瀝青混合料的水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果相差不大。4.5瀝青混合料的高溫性能瀝青混合料是一種粘彈性材料,其強(qiáng)度和模量都隨溫度升高而急劇下降。隨著瀝青混合料高溫穩(wěn)定性研究的不斷深入,多數(shù)國(guó)家認(rèn)為用傳統(tǒng)的馬

40、歇爾方法預(yù)估混合料高溫性能是不充分的,為此,采用車轍試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫性能。具體方法是將瀝青混合料用輪碾成型機(jī)制成300mm300mm50mm的板塊試件,在60的溫度條件下,以一個(gè)輪壓為0.7mpa的實(shí)心橡膠輪胎在其上行走,測(cè)量試件在變形穩(wěn)定期內(nèi),每增加1mm變形需要行走的次數(shù),稱為“動(dòng)穩(wěn)定度”,它是評(píng)價(jià)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的一個(gè)指標(biāo),瀝青混凝土的車轍試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4.5-1。表4.5-1 sbs改性瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果級(jí)配遼河90號(hào)+岳化遼河90號(hào)+燕化西太90號(hào)+岳化西太90號(hào)+燕化4.0%4.5%5.0%4.0%4.5%5.0%4.0%4.5%5.0%4.0%4.5%5.0%ak

41、-16a235429283020182522872511302436514934351443844607ak-13a192420592541130515121975299433974198289528044147ac-20i19942208198521303844401232333742級(jí)配遼河110號(hào)+岳化遼河110號(hào)+燕化西太110號(hào)+岳化西太110號(hào)+燕化4.0%4.5%5.0%4.0%4.5%5.0%4.0%4.5%5.0%4.0%4.5%5.0%ak-16a142018641940123312291648351239445125372246155492ak-13a1325137912

42、88122813591439328537833335334640255644ac-20i17201922143516754435492241984805級(jí)配北方90號(hào)+岳化北方90號(hào)+燕化北方成品瀝青科氏成品瀝青4.0%4.5%5.0%4.0%4.5%5.0%ak-16a4297ak-13a30203875289533614663ac-20i28752648從試驗(yàn)結(jié)果可以看出:(1)ak-13a和ak-16a型瀝青混凝土抗滑層混合料在同等條件下,動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)沒(méi)有明顯的差別。 (2)采用西太平洋瀝青生產(chǎn)的改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度最大,北方改性瀝青次之,而遼河改性瀝青最小。(3)遼河90號(hào)瀝青生產(chǎn)

43、的改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度普遍高于遼河110號(hào)瀝青生產(chǎn)的改性瀝青混合料;而西太110號(hào)瀝青生產(chǎn)的改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度比90號(hào)瀝青的要高;(4)遼河和北方瀝青與岳化sbs改性劑摻配生產(chǎn)的改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度明顯要好于與燕化改性劑摻配生產(chǎn)的改性瀝青;而西太瀝青和兩種改性劑摻配的差別不大。(5)科氏和北方成品改性瀝青的車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)較高,與西太和北方現(xiàn)場(chǎng)制作的改性瀝青相差不多。4.6瀝青混合料的低溫性能位于路面面層的瀝青結(jié)構(gòu)層,直接受到氣溫變化的影響,當(dāng)溫度下降時(shí),瀝青面層就會(huì)產(chǎn)生收縮變形。同時(shí)瀝青混凝土具有應(yīng)力松弛性能,當(dāng)給瀝青混凝土一定的應(yīng)變時(shí),由此產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)隨時(shí)間延長(zhǎng)而松弛,在

44、一般的溫度范圍內(nèi),由溫度降低而產(chǎn)生的拉應(yīng)力,會(huì)由于應(yīng)力松弛而減小,但是當(dāng)出現(xiàn)寒流或寒潮時(shí),過(guò)快的降溫速率將使路面內(nèi)的應(yīng)力來(lái)不及松弛,出現(xiàn)過(guò)大的應(yīng)力積聚,待溫度應(yīng)力積累到超過(guò)瀝青混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時(shí),路面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。彎曲應(yīng)變比較見(jiàn)圖4.6。從表中試驗(yàn)結(jié)果和應(yīng)變比較圖中可以得出如下結(jié)論:(1)從彎曲強(qiáng)度看,遼河改性瀝青最好,北方改性瀝青次之,西太改性瀝青最差。(2)彎曲破壞應(yīng)變反映了混合料的彎曲變形能力,從級(jí)配型式上看:ak-13a優(yōu)于ak-16a;從基質(zhì)瀝青的標(biāo)號(hào)看:110號(hào)優(yōu)于90號(hào);從基質(zhì)瀝青的品種上看:遼河瀝青最好,北方瀝青次之,西太瀝青最差。(3)隨著改性劑劑量的增加,混合料的彎曲破

45、壞應(yīng)變?cè)龃?。?)除遼河瀝青外,現(xiàn)場(chǎng)制作的改性瀝青混合料的低溫彎曲破壞應(yīng)變普遍低于規(guī)范3000的要求。(5)成品改性瀝青的低溫彎曲應(yīng)變指標(biāo)明顯好于現(xiàn)場(chǎng)制作的改性瀝青。4.7瀝青混合料的疲勞性能本試驗(yàn)為瀝青混合料馬歇爾試件的劈裂疲勞試驗(yàn),通過(guò)應(yīng)力水平(劈裂應(yīng)力/劈裂強(qiáng)度)與疲勞破壞次數(shù)的對(duì)數(shù)(lgn,n-疲勞破壞時(shí)加荷次數(shù))關(guān)系,以應(yīng)力水平為縱坐標(biāo),以疲勞破壞次數(shù)對(duì)數(shù)為橫坐標(biāo),建立回歸方程。瀝青混合料的疲勞曲線見(jiàn)圖4.7,從疲勞曲線可以得出:(1)采用改性瀝青之后,瀝青混合料的疲勞次數(shù)明顯增加,說(shuō)明sbs改性瀝青對(duì)提高瀝青混合料的抗疲勞性能有顯著的效果;(2)針對(duì)ak-16a型級(jí)配,采用90號(hào)基

46、質(zhì)瀝青改性的混合料的疲勞次數(shù)要大于采用110號(hào)基質(zhì)瀝青改性的混合料;(3)在低應(yīng)力條件下,ak-13a的抗疲勞性能優(yōu)于ak-16a,在高應(yīng)力水平條件下,ak-16a優(yōu)于ak-13a;4.8瀝青混合料的路用性能指標(biāo)根據(jù)上述瀝青混合料的室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果,在公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范jtj014-97中規(guī)定的試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上,我們對(duì)瀝青混合料的一些技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了調(diào)整,以便在實(shí)際施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)瀝青混合料目標(biāo)配合比和生產(chǎn)配合比的控制,見(jiàn)表4.8。同時(shí)根據(jù)表中性能指標(biāo)的要求,最終我們推薦2002年我省在建項(xiàng)目路面改性瀝青采用遼河90號(hào)瀝青作為基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性。表4.8瀝青混合料技術(shù)指標(biāo)表指標(biāo)層位擊實(shí)次數(shù)(次)

47、穩(wěn)定度(kn)流值(0.1mm)空隙率(%)瀝青飽和度(%)抗滑表層兩面各758.02050356580中面層兩面各7510.02050356580指標(biāo)層位浸水馬歇爾試驗(yàn)(48h)殘留穩(wěn)定度(%)動(dòng)穩(wěn)定度(次/mm)凍融劈裂殘留強(qiáng)度(%)彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變-10,50mm/min()抗滑表層852500803000中面層852000805現(xiàn)場(chǎng)sbs改性瀝青的生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制5.1改性瀝青加工設(shè)備的工藝流程2002年我省在建項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)改性瀝青的加工基本上采用了北京國(guó)創(chuàng)和浙江蘭亭兩種設(shè)備,這兩種設(shè)備在我國(guó)其它省份也得到了廣泛的應(yīng)用,下面對(duì)它們的改性工藝流程作一簡(jiǎn)述。5.1.1蘭亭加工設(shè)備蘭亭改性瀝青

48、成套設(shè)備連續(xù)式流水生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖5.1.1。圖5.1.1 紹興蘭亭改性瀝青加工設(shè)備工藝流程示意圖圖注:a改性劑輸入;b基質(zhì)瀝青輸入;c成品輸出;d1d3流量調(diào)節(jié)閥;e1、e2瀝青泵;h1h10氣動(dòng)閥;m1m3高速剪切均化磨機(jī);s1、s2雙路閥門5.1.2國(guó)創(chuàng)加工設(shè)備北京國(guó)創(chuàng)改性瀝青加工設(shè)備的原理和工藝流程見(jiàn)圖5.1.2。圖5.1.2 北京國(guó)創(chuàng)改性瀝青加工設(shè)備工藝流程示意圖圖注:m-膠體磨;a、b-攪拌罐;c-成品罐;l1、l2、l3-兩通閥門;f1、f2、f3、f4-三通閥門;b1、b2-瀝青泵;s-流量計(jì);j-減速器5.1.3小結(jié)對(duì)膠體磨和高速剪切法生產(chǎn)改性瀝青的工藝要求,對(duì)不同的改性劑和

49、基質(zhì)瀝青,不能有一成不變的模式,在每一個(gè)工程正式生產(chǎn)之前都必須進(jìn)行調(diào)試,以適應(yīng)所使用的瀝青和改性劑品種的要求,確定合理的溶脹分散存放發(fā)育的工藝過(guò)程,尤其是分散過(guò)程,膠體磨的間隙、溫度、遍數(shù),剪切機(jī)的轉(zhuǎn)速、時(shí)間這些參數(shù)都影響改性瀝青的產(chǎn)量和質(zhì)量,需要認(rèn)真進(jìn)行調(diào)試。從上述蘭亭和國(guó)創(chuàng)改性瀝青加工設(shè)備的流程圖中可以看出,蘭亭設(shè)備采用的是串聯(lián)方式的加工方法,設(shè)置三個(gè)研磨機(jī),進(jìn)入到貯存罐中的改性瀝青都進(jìn)行了相同遍數(shù)的研磨,其加工工藝的關(guān)鍵是時(shí)間的控制;而國(guó)創(chuàng)設(shè)備采用的是循環(huán)剪切研磨的方式,其工藝的關(guān)鍵是對(duì)循環(huán)次數(shù)的控制。無(wú)論哪種方式,只要對(duì)設(shè)備及工藝進(jìn)行認(rèn)真的調(diào)試,就能夠保證生產(chǎn)出來(lái)的改性瀝青達(dá)到性能指標(biāo)

50、的要求。5.2施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)于施工現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)出的改性瀝青的質(zhì)量,后期服務(wù)過(guò)程中收集了現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的試驗(yàn)抽檢數(shù)據(jù),以便與制定的技術(shù)性能指標(biāo)進(jìn)行比較,以驗(yàn)證指標(biāo)是否合理。5.2.1中面層改性瀝青現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)(1)丹本高速公路一標(biāo)段省路橋建設(shè)二公司,基質(zhì)瀝青為西太平洋90號(hào),燕化sbs改性劑,劑量?jī)?nèi)摻4.0%,采用蘭亭設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn):表5.2.1-1 丹本一標(biāo)段中面層改性瀝青抽檢數(shù)據(jù)試驗(yàn)日期針入度指數(shù)軟化點(diǎn)()5延度(cm)彈性恢復(fù)(%)2002.5.240.363.562.884.02002.5.240.4464.061.082.02002.5.250.6363.056.281.02002.5.2

51、50.2862.060.882.02002.5.26-0.1364.064.382.0(2)盤海高速公路一標(biāo)段鐵十九局,基質(zhì)瀝青為遼河90號(hào),岳化sbs改性劑,劑量?jī)?nèi)摻4.0%,采用國(guó)創(chuàng)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn):表5.2.1-3 盤海線一標(biāo)段中面層改性瀝青試驗(yàn)數(shù)據(jù)序號(hào)針入度(0.1mm)pi相關(guān)系數(shù)軟化點(diǎn)()5延度(cm)1525301226193-0.340.99972.037.02236291-0.050.99869.038.032463900.210.99868.540.04226393-0.370.99870.037.052463930.070.99971.039.05.2.2表面層改性瀝青現(xiàn)場(chǎng)試

52、驗(yàn)數(shù)據(jù)(1)盤海高速公路一標(biāo)段鐵十九局,基質(zhì)瀝青為遼河90號(hào),岳化sbs改性劑,劑量?jī)?nèi)摻5.0%,采用國(guó)創(chuàng)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn):表5.2.2-1盤海線一標(biāo)段表面層改性瀝青抽檢數(shù)據(jù)試驗(yàn)日期針入度(0.1mm)pi相關(guān)系數(shù)軟化點(diǎn)()5延度(cm)彈性恢復(fù)(%)15253002.06.232568101-0.140.99870.044.594.002.06.2426681020.020.99975.145.295.002.06.302665101-0.051.00074.544.092.502.07.0127651020.2681.00070.743.394.002.07.0227661030.211.00069.544.896.202.07.0327641010.331.00069.843.092.0(2)錦阜高速公路一標(biāo)段鐵十九局,基質(zhì)瀝青為遼河90號(hào),岳化sbs改性劑,劑量?jī)?nèi)摻5.0%,采用國(guó)創(chuàng)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn):表5.2.2-2 錦阜線一標(biāo)段表面層改性瀝青抽檢數(shù)據(jù)試驗(yàn)日期針入度(0.1mm)5延度(cm)軟化點(diǎn)()pi值彈性恢復(fù)(%)2002.07.096650.677.3-0.1098.72002.07.106551.376.9-0.0198.92002.07.116352.478.6-0.0299.0

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