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热阻式沥青?#35775;?#32452;成及降温技术研究
2018年12月28日    阅读量:19941    新闻来源:沥青?#35775;?nbsp; |  投稿

引言

沥青是一种典型的粘弹性体,具有非常高的吸热能力,受温度影响其性质变化显著。沥青?#35775;?#34920;面因温度升高,热量聚积在表面层?#39029;中?#21608;期变长,在重载交通反复作用下,沥青?#35775;?#26497;易形成车辙等病害。对于沥青混合料来说,其热传导能力主要取决于集料的导?#35748;?#25968;中国沥青网sinoasphalt.com。因此,在沥青混合料中,采取一种导?#35748;?#25968;小的集料作为替换材料,以提高沥青?#35775;?#38459;热能力,就成为一种新的且?#23548;?#30340;手段。目前,国内外对热阻沥青?#35775;?#36827;行了一些研究,例如德国采用锻烧铝矾土集料修筑沥青?#35775;媯?#21487;降低沥青?#35775;?#28201;度5~8;瑞典尝试使?#20204;?#22411;材料泡沫玻璃颗粒作为?#35775;?#32477;热材料;赵秋华将陶粒掺入沥青混合料进行研究,陶粒在沥青混合料中的掺量在20%40%之间,沥青?#35775;?#19978;下表面温度之差最高达到5左右。

基于耐火碎石具有导?#35748;?#25968;低、隔?#21462;?#20445;温的特性,本文采用耐火碎石替代原集料设计SMA13沥青?#35775;媯?#20174;力学性能、路用性能和降温效果3个方面优化组成比例,确定耐火碎石的最佳掺量;并采用温度测试系?#24120;?#23545;?#28909;?#38459;沥青?#35775;?#21644;普通沥青?#35775;?#30340;降温效果,验证热阻沥青?#35775;?#36335;用性能。

试验准备

级配与原材料

沥青混合料级配类型采用SMA-13。普通SMA沥青?#35775;?#21407;材料为SBS改性沥青、粗集料(玄武岩碎石)、细集料(石灰岩石屑)、石灰岩矿粉和木质?#23435;?/span>(占混合料总质量的0.3%)

热阻沥青?#35775;?#36890;过用导?#35748;?#25968;低的耐火碎石替换普通集料获得。

试验设计

可以看出,耐火碎石的技术指标基本满足要求,但和玄武岩相比,耐火碎石材料的力学性能还差很多,主要是由于耐火碎石本身强度低,在荷载作用下容易破碎。在SMA13级配中,2.364.75mm?#23548;?#26009;?#25216;?#26009;总质量比例较小,同时对主骨架结构影响不大?#27426;?/span>4.759.5mm档料含量较多,其粒径介于主骨架9.513.2mm档料与关键筛孔4.75mm之间。该档料既具有足够的粒径尺寸,保证空隙的形成;同时其粒径?#20013;?#20110;SMA13主骨架,在施工或运营过程中不易被压碎。

考虑到以上问题,本文将2.364.75mm?#23548;?#26009;中耐火碎石掺量固定为100%,?#38405;?#28779;碎石替代4.759.5mm?#23548;?#26009;设计SMA13沥青?#35775;媯?#20174;力学性能、路用性能和降温效果3个方面进行研究,确定耐火碎石在该?#23548;?#26009;下的最佳掺量,使其达到降低沥青?#35775;?#28201;度的作用。

?#35775;?#28201;度测试系统

主要由系统封箱、试验光照灯(碘钨灯)、温度记录仪、温度探头以及风扇组成。参照复合车辙板制备方法制备300mm×300mm×100mm车辙板试件,试件周围用隔温泡沫包围。为准?#36820;?#27169;拟光照升温与降温,以24h作为一个完整的试验周期,012h模拟白天光照时间,1224h模拟夜晚降温时间。

试验结果与分析

根据设计级配和马歇尔试验方法,采用体积质量转化法,将耐火碎石替换混合料中的原集料,确定了耐火碎石掺量分别为0%20%40%60%80%100%?#20445;?#30456;对应的最佳油石比为6.36.46.56.66.76.8

耐火碎石最佳掺量的研究

根据确定的耐火碎石掺量为0%20%40%60%80%100%时的最佳油石比,进行力学性能、路用性能和降温效果3方面测试。

力学性能。根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》规范,采用单轴压缩试验和劈裂试验进行沥青混合料力学性能的评价。

可知,随着耐火碎石掺量的增加,抗压峰值力和劈裂峰值力?#26412;?#19979;降。当耐火碎石掺量超过60%?#20445;?#25239;压峰值力呈线性下降,这是由于耐火碎石这种材料本身的强度不足造成的,说明耐火碎石掺量?#28784;?#36229;过60%

路用性能。根据《公路沥青?#35775;?#26045;工技术规范》要求,采用马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验等进行沥青混合料的路用性能评价。对于SMA13沥青混合料的相关标准要求其冻融劈裂强度?#21462;?#28024;水残留稳定度均不小于80%

在满足沥青混合料冻融劈裂强度比和浸水残留稳定度的基础上,耐火碎石的掺量超过60%?#20445;?#21160;稳定度和低温弯曲应变?#26412;?#34928;减,说明沥青混合料高温稳定性和低温稳定性均有不同程度降低。原因在于,随着耐火碎石的掺入量逐渐增加,沥青用量也逐渐增加,集料表面附着的沥青膜逐渐变厚,造成自由沥青所占的比例增多,使沥青混合料高温稳定性降低,所以建议耐火碎石掺入量?#28784;?#36229;过60%

降温效果测试。采用温度测试系统测定不同时间、不同层位和不同掺量下。

可知,耐火碎石掺量分别为20%40%60%80%?#20445;访?#38477;?#36335;确?#21035;达到1.21.41.80.7,降温规律呈先增大后减小态势。当耐火碎石掺量为60%?#20445;?#38477;?#36335;?#24230;最大;且随着光照时间的增长,距路表深处的降温效果会明显增加,说明耐火碎石沥青?#35775;?#36866;合在长时间处于高温状态下的地区使用。但当耐火碎石掺量为80%?#20445;访?#38477;?#36335;?#24230;在减小,且冻融劈裂强度比不满足要求。

综上所述,在保证力学性能和路用性能的前提下,建议耐火碎石的掺量为60%左右。

路用性能验证及降温效果对比

路用性能验证。采用掺量为60%的耐火碎石制备热阻沥青,进行热阻沥青?#35775;?#36335;用性能验证。

可知,热阻沥青?#35775;?#19982;普通沥青?#35775;?#30456;比,其高温稳定性、水稳定性和低温抗?#30740;?#22343;有所降低,但满足相关规范要求;路用性能整体下降控制在15%之内,对沥青混合料路用性能影响不显著。

降温效果对?#21462;?#37319;用温度测试系统测定热阻沥青?#35775;?#21644;普通沥青?#35775;?#22312;不同层位和不同时间下的温度变化情况。

可知,热阻?#35775;?#34920;层降?#36335;?#24230;随着距路表10cm处温度对比光照时间先增大后减小,说明耐火碎石的掺加,降?#22303;寺访?#23545;太阳辐射的吸收能力,?#31181;?#20102;路表面温度上升,最高温差近7,有效地减少车辙等病害的发生机率。通过对比同一时刻不同层位的降温效果,热阻?#35775;?#20256;递热量小于普通沥青?#35775;媯?#35828;明耐火碎石的掺加降?#22303;寺访?#28909;传导能力,能够减轻因温度引起的?#35775;?#32467;构损害。

结语

(1)当耐火碎石替换比例取60%?#20445;?/span>SMA13沥青混合?#19979;?#36275;力学性能和路用性能的要求,路用性能下降比例小于15%

(2)耐火碎石替换比例为20%40%60%80%?#20445;访?#38477;?#36335;确?#21035;达到了1.21.41.80.7,?#35775;?#38477;?#36335;认?#22686;大后减小;当掺量为60%?#20445;?#38477;?#36335;?#24230;最大。

(3)通过对比表层温度和不同层位温度变化,热阻沥青混合料吸热能力和热传导能力明显降低,温差最高近7


标签:综合论文技术专利技术?#34892;?/a>,再生沥青沥青混凝土温拌沥青彩色沥青改性沥青
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