抗车辙剂对普通沥青基本指标的改性数据
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抗车辙剂改性沥青混合料动稳定度变异性研究摘要:目前,我国沥青混合料高温性能的评价方法主要是车辙试验,抗车辙剂改性沥青混合料动稳定度需达到2800次/mm,且同一试验变异系数不大于20%。
众多学者对抗车辙剂改性沥青混合料高温性能的影响因素做了大量研究。
王淑颖认为沥青种类、抗车辙剂和级配会影响沥青混合料抗车辙性能;张争奇等人探讨了抗车辙剂掺加量及矿料级配对沥青混合料高温抗车辙剂性能的影响规律;马峰等人认为抗车辙剂改性沥青混合料的矿料粒径和制备方法会影响其高温性能。
在施工、检测、科研试验中,同一样品、同样生产工艺的抗车辙剂改性沥青混合料成型的车辙试件,得到的动稳定度依然会出现变异性偏大的情况。
由于沥青混合料是复杂的混合物,往往由3到5种不同尺寸规格的集料配合应用,其中材料自身及取样代表性不足造成的变异性,极易造成矿料配比变异性过大,进而影响沥青混合料性能稳定。
因此,本文主要考察集料的取样方法对其矿料配比和抗车辙剂改性沥青混合料动稳定度变异系数的影响,分析结果得出结论。
关键词:抗车辙剂;动稳定度;沥青混合料;变异系数引言近年来,中国交通运输业飞速发展,重载车辆逐渐增多,伴随着环境、气候的不断变化,使沥青路面的早期病害越发普遍,很多新建沥青路面仅使用2~3a便发生了早期病害现象。
为改善沥青路面的使用性能,道路科技工作者针对不同的病害类型,在沥青混合料中尝试添加不同的改性材料。
如谢轶琼等针对沥青路面的高温稳定性,在沥青混合料中添加抗车辙剂,以提升沥青路面的抗车辙能力和水稳定性,但发现其对沥青路面的抗裂性能改善作用较小;韦佑坡等在沥青混合料中加入不同种类的纤维材料,发现这些材料能够大幅提升沥青路面的低温抗裂性能、抗疲劳性能和水稳定性,但对沥青路面的抗车辙性能提升不足。
1抗车辙剂1.1作用机理抗车辙剂对于提高沥青路面的抗车辙能力主要从以下几个方面表现:1、集料增粘作用在混合过程中,首先将抗车辙剂与集料混合。
由于混合时间短,它在集料的表面上部分熔融,提高了集料的粘结性,相当于对集料进行了预改性。
RFP零形变抗车辙沥青混合料路用性能研究摘要:采用AC-13级配,制备RFP零形变改性剂掺量为0%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%的改性沥青混合料,分析高温车辙试验、动态模量试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、肯塔堡飞散实验等的试验结果,研究RFP零形变改性剂对沥青混合料路用性能影响规律,并与76-22 SBS改性沥青混合料对比。
结果表明:RFP零形变改性剂可以显著提高沥青混合料高温抗车辙性能和抗飞散损失性能,对沥青混合料的低温抗裂性能有一定的提升作用。
RFP零形变改性剂掺量最佳掺量为1.0%的沥青混合料具有优异的高温抗车辙性能、抗飞散性能、水稳定性和低温抗裂性能。
其70℃的动稳定度达16892次/mm,较基质沥青混合料提高了45.7倍,较76-22SBS改性沥青混合料提高了7.9倍,同时兼顾低温抗裂性能,其低温抗裂性能与76-22 SBS改性沥青相当。
关键字:RFP零形变改性剂;抗车辙;高模量;动态模量随着车辆超载和渠道交通问题的产生,以及沥青路面本身存在的缺陷,沥青路面的车辙和推移等病害也逐渐增多。
2018年,交通运输部发布了《公路水运品质工程评价标准(试行)》,提出将长寿命、耐久性作为路面建设考核评估的主要指标,以有效解决因超载重载、渠化交通等引起的车辙等路面病害问题,并使路面长寿耐久逐渐成为道路建设的重要目标[1,2]。
为了解决沥青路面车辙病害,人们通常使用高模量沥青、高PG等级SBS改性沥青或通过添加其他外加剂材料(如抗车辙剂、高粘改性剂和高模量剂)等来改善沥青混合料抵抗车辙变形能力,普通路段已基本无车辙病害问题。
但在特种交通路段或特殊承载道路(如交叉口、长上坡、特重货运、公交车道、港口、矿区等特殊路段),车辙和推移问题在短时间内仍反复产生,导致路面反复维修改造,经济损失和社会影响都很大[3]。
随着对改性沥青研究的深入和材料技术的发展,越来越多新材料被应用在沥青路面领域,为苛刻工况下的沥青路面车辙病害治理提供了新的思路[4]。
抗车辙剂的性能和施工要点随着科技的不断发展,各种新技术和新材料应用于我们的生产和生活中,不同材料制剂发挥不同的作用。
抗车辙剂指以预防沥青路面车辙病害为主要应用目的的沥青改性剂。
因此,它是一种功能上的定义,凡是以抗车辙为目的应用的相关沥青改性剂均为广义上的抗车辙剂。
常州巨贸新材料科技有限公司是从事土工合成材料、塑料制品及原料助剂、工程纤维、沥青混凝土改性系列材料生产研发的企业,抗车辙剂是公司的主营产品。
下面跟随下巨贸新材料科技来了解它的性能:1、性能优越在普通沥青混合料中仅需掺加0.3%-0.5%的常州抗车辙剂,就可以明显的提高沥青混合料的抗高温性能,还可以改善抗水损坏性能、抗低温开裂性能等。
2、性价比高与传统沥青改性工艺相比,常州抗车辙剂直接投入拌和缸内与集料进行拌和,在使用的时候不需要特殊的设备,可以大幅度降低生产过程中的能耗,同时避免了改性沥青储存稳定性差的问题。
3、不影响配合比设计在抗车辙剂任何掺加量下不需要改变沥青混合料的级配,我们只需要对油石比进行微调。
4、施工工艺简单抗车辙剂只需要直接加入到拌和缸中,加上适当的时间和温度提升,拌和、摊铺、碾压均不受影响。
虽然它有优越的性能,在施工的时候也不能马虎,要注意以下几个要点:1、摊铺和碾压。
摊铺和碾压按照正常生产组织进行。
需要强调的是,由于改性后粘度有所增大,应在混合料温度较高时尽快压实。
2、施工质量管理。
除特定表述要求外,抗车辙添加剂应用时的施工质量管理与普通沥青路面的质量管理相同。
3、拌和时间。
抗车辙添加剂在拌合中需要控制的主要有温度和拌合时间。
对于干拌和湿拌是不一样的,我们对两种方法要有很好的掌握,不要混合错了.4、混合料生产温度控制。
温度控制是使用添加剂的关键。
沥青混合料施工各环节温度控制要符合要求,与SBS改性沥青温度基本相。
抗车辙剂在城市道路沥青混凝土中面层中的应用摘要:本文结合杭州大江东产业集聚区基础设施工程,阐述了抗车辙剂在城市道路沥青混凝土中面层中的应用,分析外掺抗车辙剂比例与沥青混合料路用性能之间的关系,并探析沥青混凝土中面层的施工工艺参数,通过做好施工环节中的各项工作,提升沥青混凝土的质量。
关键词:沥青混凝土;中面层;抗车辙剂;高温稳定性1引言车辙是沥青路面的一种损坏形式,表现为沥青路面轮迹带范围内路面的下凹,有时伴随轮迹带边缘的隆起,这种现象主要是由于路面沥青混合料被压密和剪切变形所致。
随着我国经济快速发展,我国汽车保有量的直线上升,造成城市道路上交通荷载不断增大,加上近年来气候异常,沥青路面病害中车辙问题逐渐凸显。
研究显示沥青混凝土路面的中面层出现车辙概率最大,其原因为该部分温度高且承受剪应力最高,所以提升沥青混凝土路面质量应对沥青中面层进行分析研究。
本文以杭州大江东产业集聚区基础设施工程AC-20C沥青中面层施工为研究对象,分析外掺抗车辙剂比例与沥青混合料路用性能之间的关系并探析沥青混凝土中面层施工工艺,通过做好施工环节中的各项工作,提升沥青混凝土中面层的质量。
2项目简述杭州大江东产业集聚区基础设施工程主要为新建江东三路、义蓬东二路和青西三路工程。
项目位于杭州市萧山区东北部沿钱塘江区域,主要施工任务包括新建道路工程14.168km,新建雨污水管线43.45km,道路设计采用一级公路兼城市道路标准和城市次干路标准两种,道路采用双向六车道断面,路基宽度为42m,路面结构均为16cm沥青混合料+18cm水泥稳定碎石基层+32cm低剂量水泥稳定碎石底基层,其中沥青混合料中分为上面层:4cmAC-13C SBS改性沥青混合料,中面层:5cmAC-20C道路石油沥青混合料(添加抗车辙剂),下面层:7cmAC-25C道路石油沥青混合料。
3抗车辙剂掺加比例分析3.1原材料介绍沥青采用镇海70号(A级)沥青,沥青三大指标均符合要求,沥青相对密度为1.031g/cm3(15℃)。
1 前言
摘要:该文研究开发了一种抗车辙剂,并探讨了其作用机理。
该抗车辙剂能够显著改
善密级配沥青混凝土的高温稳定性能,并且其他路用性能满足规范要求。
关键词:沥青混凝土;抗车辙剂;动稳定度
沥青混凝土,通常指AC一25、AC一2O、AC一16、AC一13等类型沥青混凝土,具有沥青用量低、疲劳耐久性好、水稳定性好、渗水小、抗老化性能好、耐磨性好、施工简便、成本适中的巨大优势,目前仍是我国高等级公路、城市道路所采用的最为普遍的路面材料。
但是这类沥青混凝土由于本身的结构导致其存在的一个突出问题就是抗车辙能力差,难以满足现代交通需要。
采用改性沥青替代重交通沥青或采用SMA沥青混合料,虽然能够改善抗车辙能力,但是成本增加很多。
针对这个问题,本文开发试验了一种抗车辙剂,能够在增加少量成本的基础上大幅度提高密级配沥青混凝土的抗车辙能力。
2 抗车辙剂作用机理
本文所开发的抗车辙剂以塑料、树脂类材料、橡胶粉以及少量助溶剂按比例加工而成。
抗车辙剂对沥青混凝土的抗车辙能力的提高,主要表现在以下几个方面。
(1)集料增粘作用。
拌和时抗车辙剂首先与集料干拌,由于混合时间短,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)对沥青的改性作用。
抗车辙剂在湿拌过程中,部分溶解或溶胀于沥青中,具有提高软化点温度、增加粘度、降低热敏性等沥青改性作用,这个作用非常关键。
为进一步验证抗车辙剂对沥青的改性作用,本文将抗车辙剂按比例投入重交通AH一7O沥青中,维持170℃机械搅拌30 min,充分混合后测试有关性
能,具体见表1。
表1 抗车辙剂对普通沥青基本指标的改性数据
AH一7o AH一7O AH一7O
性能指标AH一70 +5 抗+7%抗+9 抗
车辙剂车辙剂车辙剂
由表1可以看出,抗车辙剂对沥青性能改善是非常明显的,特别是高温性能提高很多,可以保证沥青混凝土在高温时稳定不变形,同时随着抗车辙剂用量的增加,沥青粘度逐步增大,进一步提高了沥青混凝土中自由沥青抵抗蠕动变形的能力;由于橡胶粉的作用,低温时仍保持相当的延度,使沥青混凝土低温时仍富有弹性,同时橡胶粉中含有的碳黑,化学活性很大,能够与众多物质发生物理吸附和化学结合反应,有利于提高沥青混凝土的耐久性。
(3)纤维加筋作用。
抗车辙剂的软化点只有120~145℃,低于混凝土拌和温度,因拌和时间短,拌和过程中抗车辙剂不能完成熔化,部分被拉丝成塑料纤
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1期沥青混凝土抗车辙剂研究及应用165维,在集料骨架内搭桥交联而形成类似纤维加筋作用。
(4)细集料骨架作用。
少量抗车辙剂在搅拌中临时软化但未熔化,这些颗粒在碾压过程中热成型,相当于具有高粘附性的单一粒径细集料填充了集料骨架中的空隙,增加了沥青混合料结构的骨架作用。
(5)变形恢复作用。
抗车辙剂的弹性成分颗粒细小,在较高温度时具有使沥青混凝土的变形部分具有弹性恢复的功能,因而降低了沥青混凝土的永久变形。
3 抗车辙剂对沥青混凝土性能的影响
3.1 原材料
胶结料:国产AH一70重交通沥青。
矿料:石灰石质集料、石灰石质矿粉。
3.2 试验方案
本次试验以基质沥青配制的AC一20密级配沥青混凝土为基质混凝土,AC一20沥青混凝土属于悬浮密实型结构,集料悬浮于沥青中,其结构强度以沥青自身粘结力为主、矿料的嵌挤力和内摩阻力为辅构成,这就形成了AC型混凝土密实度好、耐久性好、强度低、热稳性差的特点。
以其为基质混凝土能够鲜明对比出抗车辙剂对沥青混凝土高温性能的改善作用。
通过马歇尔试验确定基质沥青混凝土油石比为4.5 ,本文采用抗车辙剂用量分别为0.2 、0.4 、0.6 对路用性能进行对比试验。
抗车辙剂在集料混合搅拌时投入,同时干拌90 S,然后加沥青拌90 S,再加矿粉拌90S。
集料和矿粉加热温度为190~200℃,沥青加热温为160~170℃,拌和温度为180℃,试件成型温度为l50~160℃。
抗车辙剂用量为0.2 9/6和0.4 时油石比不变,0.6 时油石比上调到4.6 。
图1为矿料设计级配,满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004)要求。
表2为本次试验所得的性能指标。
筛孔尺寸Imm
圈I AC一20基质混凝土级配曲线
表2 基质沥青混凝土与加入外加剂沥青混凝土性能指标为进一步了解抗车辙剂对沥青混凝土的抗车辙性能的改善情况,本文进行了沥青混凝土不同温度的动稳定度试验,趋势图如图2所示。
抗车辙剂用量
图2 不同温度下沥青混凝土动稳定度随外加剂用量变化图抗车辙剂加入后,即使在70℃的试验条件下,沥青混凝土仍有很高的高温稳定性,并且随着外加剂用量的增加,动稳定度线性增加。
采用AH一70重交通沥青制备的AC一20沥青混凝土在加入适量抗车辙剂后,各种路用性能特别是高温稳定性完全能够满足高等级公路的要求。
目前,高等级公路普遍采用改性沥青拌制AC一20混凝土,为此本文采用SBS改性沥青制备AC一20混凝土做了性能对比,尤其是动稳定度的对比,性能指标见表3。
根据表3,改性沥青混凝土比普通沥青混凝土的路用性能具有显著改善,特别是高温稳定性能。
改性沥青混凝土中再加0.2 抗车辙剂后,其动稳定度由3 428次/ram提高到8 000次/ram,综合效果最好。
为了解抗车辙剂的使用普遍性,本文还分别设计了AC一16和AC一13沥青混凝土,抗车辙剂用量固
定为0.4 。
采用AH一70重交通沥青制备AC一16和AC一13混凝土,抗车辙剂的使用与上述工序一致,并通过马歇尔试验确定了油石比。
试验结果对比见表4。
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表3 添加抗车辙剂后普通沥青混凝土与改性沥青混凝土性能对比
表4 抗车辙剂对不同类型沥青混凝土抗车辙性能影响
通过不同类型沥青混凝土掺加抗车辙剂的性能对比可以看出,该抗车辙剂对密级配沥青混凝土有很好的适用性与一致性,对该类混凝土的动稳定度的提高具有重要作用。
4 抗车辙荆应用
本抗车辙剂已应用于武汉市出城高速公路沥青路面中面层。
试验段采用了两种路面结构。
方案一:下面层8 cm重交通沥青AC一25混合料+中面层6 cm重交通沥青AC-20沥青混合料,添加0.35 的抗车辙剂+上面层4 cm改性沥青AC一13混合料,试验段
全长2 000 m,位于K5+55O~K7+550;方案二:下面层8 cm重交通沥青AC一25混合料+中面层采用改性沥青制备AC一2O沥青混合料,添加0.2 的抗车辙剂+上面层4 cm改性沥青AC一13混合料,试验段全长1 000 m,位于K7+959.58~K8+459.58。
5 经济性分析
由于各地基质沥青和改性沥青的价格浮动比较大,以下就普通重交沥青掺加抗车辙剂的沥青混凝土,以及改性沥青混合料的动稳定度与单位材料成本进行比较。
普通沥青比改性沥青便
宜1 400~1 500元/t,抗车辙剂的生产成本约10 000元/t,改性沥青混凝土要比普通沥青混凝土增加成本18元/t,若是采用普通沥青混凝土+0.35%抗车辙剂,路用性能优于改性沥青混凝土,而且节省24元/t,性价比很高。
6 结论
(1)该抗车辙剂能够显著提高密级配沥青混凝土的抗车辙能力,并且动稳定度随抗车辙剂用量的增加而快速增大。
(2)该抗车辙剂用在重交通沥青混凝土性能优于改性沥青混凝土。
(3)该抗车辙剂使用简便,无需增加施工工序,使用少量便能获得良好性能,适用于高温地区以及重交通路段。
(4)该抗车辙剂采用可再生的原料制备而成,节约成本的同时保护环境,实现了资源再利用。
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