玻璃瀝青混凝土抗移位性能試驗(yàn)研究

玻璃瀝青混凝土抗移位性能試驗(yàn)研究

抗疲勞是青田混凝土設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)。瀝青混凝土的強(qiáng)度或力學(xué)行為的建立是基于瀝青材料對集料的粘結(jié)力、集料的摩擦力及它們之間機(jī)械鑲嵌互鎖作用,但在雨水和濕氣對瀝青混凝土的長期作用下,瀝青混凝土中瀝青膠結(jié)材料和集料之間的粘結(jié)能力易于逐漸地失去甚至完全損失,結(jié)果導(dǎo)致瀝青膠結(jié)料和集料的分離。Robert等人將此特征定義為瀝青混凝土的剝落(Stripping)。瀝青混凝土剝落與2種作用過程有關(guān):(1)瀝青與礦料之間粘附性不足;(2)瀝青的粘聚力減弱。第1種作用過程是由于礦料對水的吸力比對瀝青的吸力大,水分可進(jìn)入瀝青與集料之間,從而導(dǎo)致瀝青膜剝落;第2種作用機(jī)理是由于水分浸入,使得瀝青變軟,粘性降低,從而使瀝青混合料的整體性與強(qiáng)度降低。石灰作為抗剝落劑的優(yōu)點(diǎn),除了降低潛在的剝落可能外,它還增加了混和料的硬度,減少瀝青摻量并降低了對瀝青膠材性能的敏感性。石灰是公認(rèn)的較好的抗剝落劑。通常液體抗剝落劑是直接摻到瀝青中。許多液體或聚合物抗剝落劑是相對新的技術(shù),可能會對瀝青敏感或影響瀝青混凝土的綜合性能,本文分別選擇2種抗剝落材料,通過試驗(yàn)比較它們在普通瀝青和玻璃瀝青中的作用效果,提出玻璃瀝青混凝土中適宜的抗剝落劑品種和摻量,為工程實(shí)踐提供參考。1原材料和試驗(yàn)方案1.1集料相關(guān)性能檢測集料:采用AC-16I密實(shí)填充型級配。瀝青混合料所用1#、2#、4#集料均為石灰?guī)r,3#集料為輝綠巖。因只作瀝青混合料性能對比,故未對集料相關(guān)性能作進(jìn)一步性能檢測。各種集料的篩分結(jié)果見圖1。玻璃:收集各種顏色的玻璃酒瓶、玻璃容器等,采用破碎機(jī)進(jìn)行破碎,然后進(jìn)行篩分,最大粒徑控制在9.5mm方孔篩。其篩分結(jié)果見圖1。礦粉:采用石灰?guī)r磨細(xì)粉。瀝青:采用國創(chuàng)AH-70瀝青,性能指標(biāo)見表1。消石灰:采用球磨機(jī)磨細(xì)約30min后的消石灰。液體抗剝落劑:采用成都卡洛公司生產(chǎn)的胺基型瀝青液體抗剝落劑卡洛安(Kaloamine)。1.2性能變化比較試驗(yàn)采用AC-16I型級配,進(jìn)行瀝青混合料在摻加消石灰、液體抗剝落劑及碎玻璃前后的性能變化比較試驗(yàn)。具體試驗(yàn)內(nèi)容為:級配組成設(shè)計(jì)、最佳油石比的確定、馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)。所有試驗(yàn)按照J(rèn)TJ052—2000《中華人民共和國公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》的要求進(jìn)行。2試驗(yàn)結(jié)果及分析2.1c-16i型級配摻有碎玻璃的混合集料的級配滿足AC-16I型級配要求,級配曲線見圖2,其中碎玻璃的摻量為10%,玻璃集料的最大粒徑不超過9.5mm。2.2最佳油石比不同油石比的瀝青混合料性能見表2。從表2數(shù)據(jù)分析確定,瀝青混合料最佳油石比為4.8%,以此油石比進(jìn)行瀝青混合料性能對比試驗(yàn)。2.3入抗剝削片對混合料水穩(wěn)定性的影響對普通瀝青混合料(用M表示),摻液體抗剝落劑(用AS表示)外摻0.4%、摻石灰(用L表示)內(nèi)摻比例分別為瀝青混合料礦料的1%、2%及摻玻璃(用G表示)內(nèi)摻比例為10%所組成的瀝青混合料相關(guān)性能進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果見表3。采用標(biāo)準(zhǔn)的浸水馬歇爾試驗(yàn)方法,測試混合料的水穩(wěn)定性,其結(jié)果見表4。從表3中可以看出,摻入玻璃的瀝青混合料,其空隙率、礦料間隙率等基本物理參數(shù)并沒有太大的改變,表明摻入抗剝落劑和玻璃都對混合料的參數(shù)影響較小。由表4可以看出,和普通混合料相比,摻入玻璃瀝青混凝土的穩(wěn)定度約降低了5%,摻入液體抗剝落劑和消石灰后,使得摻入玻璃導(dǎo)致的穩(wěn)定度和流值降低得到了補(bǔ)償,基本達(dá)到了普通瀝青混合料的水平。為了檢驗(yàn)瀝青混合料的水穩(wěn)定性,本試驗(yàn)還采用浸水馬歇爾試驗(yàn)法來測試試件的浸水穩(wěn)定度,并計(jì)算其殘留穩(wěn)定度。由表4中的殘留穩(wěn)定度值可以看出,摻入玻璃后,對混合料的浸水穩(wěn)定度有較大影響,其殘留穩(wěn)定度比原始混合料降低了25%。摻入消石灰和液體抗剝落劑后對混合料的殘留穩(wěn)定度都有所加強(qiáng)。液體抗剝落劑的摻入使殘留穩(wěn)定度比未摻抗剝落組分的玻璃瀝青混合料增加18%;摻2%消石灰的玻璃瀝青混合料比未摻抗剝落組分的增加37%,比原始普通瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度高。由試驗(yàn)結(jié)果可知,摻入抗剝落組分對玻璃瀝青混合料的水穩(wěn)定性有一定提高。究其原因,瀝青混凝土的抗剝落性主要取決其與集料的物理化學(xué)特性,在通常情況下,酸性集料(如某些花崗巖、砂巖、石英巖等)與瀝青的粘附性差,容易在水分的作用下造成瀝青膜的剝落,導(dǎo)致瀝青路面的掉粒、松散、坑槽等水損害剝落性破壞,而石灰?guī)r等堿性石料與瀝青的粘附性則較好。所以,如果集料和瀝青膠結(jié)料之間的粘附性不好(使用玻璃集料),摻入適當(dāng)?shù)南一蛘邏A性組分的抗剝落劑,增加其水穩(wěn)定性,便能達(dá)到較好的抗剝落效果。2.4不同摻劑對瀝青凍融裂強(qiáng)度的影響普通劈裂試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果見表5。由表5可以看出,摻入玻璃后瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度比普通瀝青混合料降低了26%;外摻0.4%的液體抗剝落劑,使瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度較單摻玻璃的混合料增加了21%;內(nèi)摻1%、2%消石灰時(shí),其劈裂強(qiáng)度也有較大幅度增加,分別增加了18%和24%。為評價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性,本試驗(yàn)測試了混合料凍融劈裂強(qiáng)度,并計(jì)算試件在水損害前后破壞的凍融劈裂強(qiáng)度比(TensileStrengthRatio,TSR)。由表5可知,摻入玻璃使瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度有較大幅度的降低,其凍融劈裂強(qiáng)度只有普通混合料的67%,凍融劈裂強(qiáng)度比也由78%降低到71%;摻入液體抗剝落劑后,玻璃瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度有顯著增長,幾乎和普通混合料持平,比單摻玻璃的瀝青混合料增加了45%,凍融劈裂強(qiáng)度比增加了21%,高于普通瀝青混合料;摻入消石灰后凍融劈裂強(qiáng)度也比單摻玻璃的瀝青混合料增加35%以上,凍融劈裂強(qiáng)度比高于原始普通瀝青混合料,基本上達(dá)到了路用要求。根據(jù)JTJ052—2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》試驗(yàn)方法,凍融劈裂的殘留強(qiáng)度不應(yīng)低于70%,從上述試驗(yàn)結(jié)果得知,適當(dāng)摻量的玻璃能夠達(dá)到要求,而摻入消石灰和液體抗剝落劑對凍融劈裂強(qiáng)度比有較大提高?？偟膩碚f,玻璃瀝青混凝土的劈裂強(qiáng)度和凍融劈裂強(qiáng)度與普通瀝青混凝土相比有較大差距,然而摻入消石灰或者液體抗剝落劑能較大幅度地提高其凍融劈裂強(qiáng)度。2.5試驗(yàn)結(jié)果分析車轍試驗(yàn)方法因其結(jié)果直觀,而且與實(shí)際瀝青混凝土路面的車轍相關(guān)性好,我國JTJ052—2000也選用其測定瀝青混合料的高溫抗車轍能力,并作為瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的輔助性檢驗(yàn)。車轍試驗(yàn)結(jié)果見表6。由表6可以看出,未摻入玻璃的普通瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度比較好。摻入玻璃后,玻璃瀝青混合料的抗車轍能力比普通瀝青混合料降低38%;摻入液體抗剝落劑后,其動(dòng)穩(wěn)定度比未摻的提高約30%;而摻入消石灰的效果更明顯,摻2%消石灰的動(dòng)穩(wěn)定度比未摻抗剝落組分的玻璃瀝青混合料提高了52%,基本達(dá)到了普通瀝青混合料的高溫抗車轍能力?？梢?摻入消石灰和液體抗剝落劑能在一定程度上增加瀝青和集料之間的粘聚力,特別是增強(qiáng)了碎玻璃集料的粘聚力,從而達(dá)到較好的抗車轍能力效果。3液體抗剝削液/耐剝灰復(fù)合材料的應(yīng)用(1)摻10%碎玻璃的玻璃瀝青混凝土較普通瀝青混凝土的殘留穩(wěn)定度下降25%,普通劈裂強(qiáng)度和凍融劈裂強(qiáng)度分別降低26%和33%,動(dòng)穩(wěn)定度降低38%。(2)在玻璃瀝青混合料中摻入液體抗剝落劑卡洛安,可以顯著提高混合料的短期抗剝落性能,其殘留穩(wěn)定度比未摻抗剝落組分的玻璃瀝青混合料提高了18%,凍融劈裂強(qiáng)度比提高了21%,動(dòng)穩(wěn)定度提高約30%。(3)使用消石