連續(xù)密級配橡膠瀝青混合料低溫性能的研究

1、    連續(xù)密級配橡膠瀝青混合料低溫性能的研究    尹海波摘要：本文結(jié)合分形理論對外摻法連續(xù)密級配橡膠顆粒瀝青混合料的低溫力學(xué)性能。采用低溫劈裂實(shí)驗(yàn)，并以抗拉強(qiáng)度、拉伸應(yīng)變、破壞勁度模量三種為指標(biāo)進(jìn)行評價(jià)。關(guān)鍵詞：連續(xù)密級配； 橡膠顆粒瀝青混合料 ； 低溫劈裂實(shí)驗(yàn)abstract: this paper combine the fractal theory of foreign mixed method of continuous dense-graded asphalt mixture of rubber particles at low tempe

2、rature mechanical properties. adopt the low-temperature cleavage experiments, and to evaluate the tensile strength, tensile strain, failure stiffness modulus of three indicators.key words: continuous dense-graded; rubber particles of asphalt mixture; low temperature splitting experiment中圖分類號： v255+.

3、3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：0 引言在內(nèi)蒙古的東部地區(qū)，低溫裂縫是瀝青路面的主要病害之一。溫度驟降或溫度反復(fù)升降的交變作用，會導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)各種形式的溫度裂縫。這些裂縫影響路面外觀的同時(shí)，也使路面使用性能在行車荷載和水的共同作用下降低。國內(nèi)外許多道路工作者對瀝青混合料的低溫性能進(jìn)行研究，研究較成熟的是在瀝青中摻加改性劑來改善瀝青的性能1-2?，F(xiàn)在，不少道路工作者將橡膠作為集料加入到瀝青混合料當(dāng)中來改善瀝青的性能3。分形幾何學(xué)已經(jīng)在自然界與物理學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用4。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，對瀝青混合料低溫劈裂實(shí)驗(yàn)進(jìn)行低溫力學(xué)性能進(jìn)行了研究。1 評價(jià)方法確定瀝青混合料抵抗低溫收縮的能力稱為低溫抗

4、裂性。研究瀝青混合料低溫抗裂性能的方法很多，如溫度應(yīng)力試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、低溫劈裂等等，其試驗(yàn)結(jié)果均可用于表征瀝青混合料的低溫抗裂性能。過去一般采用溫度應(yīng)力試驗(yàn)來研究瀝青混合料的低溫抗裂性能，并模擬溫度循環(huán)進(jìn)行疲勞破壞。但是這種試驗(yàn)有其局限性，一方面試驗(yàn)條件要求很高，另一方面，試驗(yàn)難以真正模擬實(shí)際的溫度循環(huán)。由于溫度循環(huán)周期直接影響疲勞壽命，所以溫度應(yīng)力試驗(yàn)的循環(huán)升溫和降溫作用也只是相對比較其性質(zhì)，并不能完全反映實(shí)際情況4-5。結(jié)合以上要求以及現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)條件，本文最終采用瀝青混合料低溫劈裂實(shí)驗(yàn)的抗拉強(qiáng)度、拉伸應(yīng)變、破壞勁度模量來檢測橡膠顆粒瀝青混合料的低溫抗裂性能。2 試驗(yàn)及結(jié)果2.1原材料技術(shù)性

5、能檢測檢測試驗(yàn)用集料、礦粉、4目橡膠顆粒和90#石油瀝青的物理指標(biāo)列于表1、2，檢測指標(biāo)均符合我國技術(shù)規(guī)范6 和規(guī)范7的要求。2.2橡膠顆粒瀝青混合料的級配組成設(shè)計(jì)根據(jù)研究目的及工程實(shí)踐選擇如圖1所列的級配作為室內(nèi)研究的目標(biāo)級配，并進(jìn)行混合料的組成設(shè)計(jì)。用碎石、橡膠顆粒作為集料，按外摻法配制橡膠顆粒瀝青混合料，對各種集料進(jìn)行篩分?？紤]到橡膠顆粒自身密度小彈性高的特點(diǎn)，會使成型后試件的體積產(chǎn)生回彈，所以橡膠顆粒的摻量控制較少，本文在研究中將橡膠顆粒摻量控制在為2%。選取相應(yīng)的礦料級配；根據(jù)篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用規(guī)劃求解計(jì)算各種礦料用量，最終確定混合料的合成級配，見圖1。圖1 橡膠顆?？刂茷?%時(shí)的合

6、成級配曲線fig.1 gradation curves of crumb rubber occupy 2%2.3最佳瀝青用量的確定對接近級配中值的混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)8，瀝青用量分別采用4.0%、4.5%、5.0%、5.5%、6.0%。馬歇爾試件的體積參數(shù)及力學(xué)指標(biāo)測定如表4所示：表3馬歇爾試驗(yàn)體積參數(shù)表table 3volume parameters of marshall test根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，以瀝青用量為橫坐標(biāo)，分別以毛體積密度、空隙率、間隙率、瀝青飽和度、馬歇爾穩(wěn)定度和流值為縱坐標(biāo)繪制曲線圖，按照馬歇爾試驗(yàn)方法計(jì)算得到此時(shí)的最佳瀝青用量為4.87%。2.4低溫劈裂試驗(yàn)及結(jié)果試件在規(guī)定

7、溫度規(guī)定時(shí)間下處理，在瀝青材料性能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行橡膠顆粒瀝青混合料的低溫劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度分別為-10、-15、-20，加載速率1mm/min，得到相應(yīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。如下表5所示：由表5可以分析出，隨著溫度的變化橡膠顆粒瀝青混合料抗拉強(qiáng)度有如下的變化規(guī)律：隨著溫度降低，瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度逐漸降低。隨著溫度的變化瀝青混合料拉伸應(yīng)變有如下的變化規(guī)律：隨著溫度降低，瀝青混合料的拉伸應(yīng)變在逐漸降低。隨著溫度降低，瀝青混合料的破壞勁度模量呈上升趨勢。在本試驗(yàn)中所研究的三種溫度的橡膠顆粒瀝青混合料在從 -10到-15之間抗拉強(qiáng)度、拉伸應(yīng)變和破壞勁度模量三種指標(biāo)的變化率比在-15到-20時(shí)的變化率大。由于橡膠顆

8、粒的加入使得瀝青混合料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，各集料間粘結(jié)作用和柔韌性都有所改變。4 結(jié)論（1）在低溫環(huán)境中，從 -10到-15之間抗拉強(qiáng)度、拉伸應(yīng)變和破壞勁度模量三種指標(biāo)的變化率較大，說明在該溫度段內(nèi)材料的低溫力學(xué)性能變化明顯。（2）抗拉強(qiáng)度隨溫度的變化而減小，反映出橡膠顆粒瀝青混合料承受拉力的能力減弱，則橡膠顆粒瀝青混合料越容易斷裂。（3）拉伸應(yīng)變隨溫度的變化而減小，反映橡膠顆粒瀝青混合料在承受最大拉應(yīng)力時(shí)的抗變形能力減弱，混合料越容易斷裂。（4）破壞勁度模量隨溫度的變化而增大，則說明混合料的低溫抗裂能力越低。參考文獻(xiàn)：1 劉中林,田文,史建方等.高等級公路瀝青混凝土路面新技術(shù)m.北京:人民交

9、通出版社,2005:3-182 陳拴發(fā),陳華鑫,鄭木蓮.瀝青混合料設(shè)計(jì)與施工m.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006:281-3043 w ay g b. f lagstaff i- 40 a sphalt rubber o verlay p ro ject n ine years of success p. paper p resented to trb 78th a nnualm eet ing,1999.4 盧鐵瑞.道路瀝青混合料低溫性能評價(jià)指標(biāo)的研究j.石油瀝青1998 (01):21-255 袁建.瀝青混合料低溫性能評價(jià)指標(biāo)研究j.山西建筑,2005(05) :96-976 中華人民共和國交通部.公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程 jtg e42-2005 s.北京:人民交通出版社,2005.7 中華人民共和國交通部.公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程jtj 052-2000 s.北京:人民交通出版社,2000.8 沈金安.關(guān)于瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)確定最佳瀝青用量的問題j.公路,2001（11）: 1-5注：文章