下载文档原格式
石墨烯复合橡胶改性沥青SUP-13级配优化设计与路用性能研究赵飞龙1，蔡乾东2，左强1，宋军兴1（1. 甘肃路桥第三公路工程有限责任公司，甘肃兰州730050；2. 陕西东道特种路面科技有限公司，陕西西安712000）摘要：在保证SUP-13级配特征的基础上，参照SMA设计VCA mix⩽VCA DRC骨架判定标准，对不同级配SUP-13石墨烯复合橡胶改性沥青混合料的路用性能进行研究，试验结果表明：连续密级配SUP-13混合料中胶粉存在干涉影响，碾压后出现轻微光面、油膜较多现象，抗车辙及抗滑性能存在明显不足；半间断SUP-13-B、SUP-13-C动稳定度分别提高27.94%、32.17%，抗剪强度分别提高20.18%、28.44%，构造深度分别提高10.42%、14.58%，摩擦系数分别提高11.15%、12.74%，且低温抗裂性及水稳定性略有降低；半间断SUP-13-B的综合路用性能指标相对均衡，兼顾了半间断SUP-13与石墨烯复合橡胶改性沥青组合优势，符合河西走廊西端沥青路面功能需求。
关键词：道路工程；石墨烯复合橡胶改性沥青；SUP-13；半间断级配；路用性能中图分类号：U416.217 文献标识码：A 文章编号：1673-6478（2023）03-0159-06Study on Gradations Optimized Design and Road Performance of GrapheneComposite Rubber Modified Asphalt Mixture SUP-13ZHAO Feilong1, CAI Qiandong2, ZUO Qiang1, SONG Junxing1(1. Gansu Road and Bridge Third Highway Engineering Co., Ltd., Lanzhou Gansu 730050, China; 2. ShaanxiDongdao Special Pavement Technology Co., Ltd., Xi'an, Shaanxi 712000, China)Abstract:based on ensuring the gradation characteristics of SUP-13, and referring to the SMA designed VCA mix⩽VCA DRC skeleton judgment standard, we studied the road performance of different gradation SUP-13 graphene composite rubber modified asphalt mixtures. The test results show that the rubber powder in the continuous dense gradation SUP-13 mixture imposed interference effects, showing slight smooth surface and more oil film after rolling; the anti-rutting and anti-slip performance were significantly insufficient; the dynamic stability of semi gap-graded SUP-13-B and SUP-13-C increased by 27.94% and 32.17%, the shear strength increased by 20.18% and 28.44%, the structural depth increased by 10.42% and 14.58%, the friction coefficient increased by 11.15% and 12.74% respectively, and the low-temperature crack resistance and water stability slightly decreased; the comprehensive road performance indicators of semi gap-graded SUP-13-B are relatively balanced, taking the advantages of the combination of semi gap-graded SUP-13 and graphene composite rubber modified asphalt into consideration, and meeting the functional requirements of asphalt pavement at the western end of the Hexi Corridor.Key words: road engineering; graphene rubber composite modified asphalt; SUP-13; semi gap-graded; road performance收稿日期：2023-04-20作者简介：赵飞龙（1988.10-），男，甘肃榆中人，工程师，从事公路工程建设与管理工作.（）160交通节能与环保第19卷0引言近年来，我国胶粉复合改性沥青工程应用越来越广泛。
两种沥青混合料性能比较作者：纪国亮,王丽丽来源：《科技传播》2011年第23期摘要 SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料和ARHM13（W）沥青混合料适用于高等级沥青路面，具有很好的路用效果。
对比这两种沥青混合料各项性能指标，高温稳定性和低温抗裂性能相差不多，都能满足规范要求，考虑经济性性能ARHM13（W）则更能体现出优势。
关键词沥青胶结料；合成级配；验证试验；经济效益中图分类号TU5 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）56-0142-020 引言橡胶沥青混合料是采用干拌或湿拌工艺生产的沥青混合料。
干拌工艺是将废胎胶粉与沥青、矿料一起投放到拌和楼里拌和；湿拌工艺是将废胎胶粉和沥青加工形成橡胶沥青后，再与矿料拌和。
橡胶沥青混合料主要类型有：ARHM（W）湿拌法橡胶沥青混凝土密级配（《橡胶沥青及混合料设计施工技术指南》）；AR-AC13湿拌法富沥青断级配橡胶沥青混合料。
SMA是由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成沥青玛蹄脂碎石结合料填充间断级配的粗骨料骨架间隙而组成的沥青混合料。
SMA材料结构特点为“三多一少”——粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少。
SMA路面结构不仅具有高温重载条件下很好的抗车辙性能，而且低温性能良好。
1 SMA-13和ARHM13（W）的比较本文就SMA-13沥青玛蹄脂碎石混合料和ARHM13（W）沥青混合料从材料选择、合成级配、最佳沥青用量、验证试验、经济效益五个方面论证的加以比较。
1.1 材料选择选择材料是生产优质沥青混合料的关键步骤。
沥青混合料的原材料包括沥青和矿料。
SMA-13选用符合规范[1]要求的SBS改性沥青；ARHM13（W）选择符合规范[1]规定70号沥青掺入20%橡胶粉。
试验指标满足技术要求。
矿料是沥青混合料的关键材料之一，其力学性能、颗粒形状直接关系到沥青混合料的抗车辙能力。
两种沥青混合料对于矿料的选择基本相同，都必须符合规范[1]各项指标要求。
高速公路SBS改性沥青与SMA路面质量控制王树军摘 要:详细介绍了SBS改性沥青及SMA的施工技术要求,并详细论述了接缝处理的工艺,指出采用改性沥青及SMA 结构取代中粒式沥青混凝土抗滑表层,可以有效防止沥青混凝土路面在重载作用下产生的车辙、波浪等病害。
关键词:高速公路,SBS与SMA路面,质量控制中图分类号:U412.36文献标识码:A0 引言随着社会的发展需要,高等级公路建设幅度的扩大,人们对路面行车的安全性、舒适性以及路面的耐久性都提出了更高的要求,为防止沥青混凝土路面在重载作用下产生车辙、推壅和波浪等病害,充分利用SMA具有较好的高温稳定性和低温抗裂性,能保持较好抗滑能力和平整度、减少噪声、提高路面能见度等优点,本工程采用改性沥青及SMA结构取代中粒式沥青混凝土抗滑表层。
SBS改性沥青是在原有基质沥青(AH270)的基础上,掺加SBS改性剂,改性后的沥青与原沥青相比,其高温粘度增大,软化点升高。
在良好的设计配合比和施工条件下,沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。
实验结果表明,外掺3.0%SBS的改性沥青,软化点、针入度等指标均满足改性沥青规范要求,可用SBS 改性沥青做沥青混合料的配合比设计;SMA是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛 脂,填充间断级配的粗集料骨架间隙而形成的眼挤型密实结构混合料。
1 沥青混合料的施工1.1 运输的技术要求S BS改性沥青及SMA在生产工厂装车温度必须保持在160℃以上,运到混合料拌合场的温度不应低于140℃,运输车辆须在24h 内运到指定地点,并及时把沥青泵送到沥青储存罐中。
1.2 沥青拌合场储存的技术要求SBS改性沥青及SMA的储存温度应保持在150℃左右,若温度低于所要求的储存温度,由于沥青的粘度过大,从而导致沥青罐的油管路堵塞,最后只能停产修理。
沥青热拌厂应尽量少储存沥青,做到随进随用,用时多存,不用时少存,存贮时不宜超过24h。
几种典型沥青混合料性能的比较几十年来,为了提高沥青路面的使用性能,延长使用寿命,克服车辙、水损坏等常见的沥青路面损坏现象,人们对沥青混合料组成采取了各种措施,控制孔隙率、采取S形级配,使用改性沥青,添加纤维是近年来最常见的方法。
而改性沥青、纤维的广泛使用,使得从混合料结构组成来判断路面使用性能是很有必要的。
标签：沥青混合料;组成结构;S形级配空隙率1 几种典型沥青混合料依据沥青混合料组成结构理论,沥青混合料组成结构类型可主要分为悬浮密实结构、骨架密实结构、骨架空隙结构三种类型。
这三种结构类型在现今被人们所熟知的有:AC、SMA、SAC、Superpave混合料、OGFC、ATB、AK、ATPB等等。
几种混合料的级配见表1。
(1)AC是传统连续密级配沥青混凝土,在《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014-97)中属于悬浮密实结构。
在《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中这种沥青混合料舍弃了原来II型级配混合料,通过对关键筛孔通过率的控制分为粗型和细型。
粗型实际上是AK系列A型的调整型,加强压实度的控制,减小空隙率,级配向骨架密实型靠近。
(2)SMA在我国被称为沥青玛蹄脂碎石混合料,属于骨架密实结构。
它由大比例碎石构成坚固的骨架结构,并由丰富的沥青玛蹄脂填充骨架空隙进行稳定。
(3)SAC为我国自主开发的沥青混合料结构类型,因SAC-16矿料中大于4.75mm的颗粒含量为59%(范围中值),比《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014-97)的AC-16I矿料中大于4.75mm的颗粒含量42.5%多16.5%,故命名为多碎石沥青混凝土。
4.75mm以上碎石含量小于60%的SAC,属于悬浮密实结构;4.75mm以上碎石含量在70%左右,属于骨架密实结构。
(4)Superpave是一种沥青混合料设计法,是美国为寻找一个新的设计体系来克服马歇尔和维姆设计体系造成路面存在的车辙和裂缝这一普遍问题而提出的公路研究计划(SHRP)的一个重要成果。
沥青SMA混合料的性能分析作者：索娜来源：《装饰装修天地》2017年第05期摘要：于我国高速公路建设高速发展，高速公路沥青路面的交通量大`车辆轴载重荷载作用间隙时间短`车速快的情况.因此，对高速公路路面的各项指标要求也越来越高，所以只有不断地改善原材料和沥青砼的类型，进一步优化沥青砼的配合比，改进施工工艺，才能跟上高速发展步伐；本人就改性沥青SMA混合料的性能做了分析研究。
关键词：沥青；性能1 SMA性能介绍1.1SMA组成沥青玛蹄脂（Mastic）是由沥青、矿粉、纤维及少量细集料组成的混合物。
SMA路面是按照内摩擦角最大的原则配置间断级配的粗集料，使其形成相互嵌挤锁结的骨架，然后用足量的沥青玛蹄脂（细集料、矿粉、沥青和纤维稳定剂组成）填充其骨架空隙的一种路面结构。
（1）5mm以上的粗集料，用量高达70%～80%。
（2）矿粉填料用量达8%～13%，粉胶比（矿粉同沥青比）远远超出通常1.2的限制。
（3）沥青结合料用量多，高达6.5%～7.0%。
（4）细集料：一般0.075mm筛孔的通过率高达10%。
（5）纤维稳定剂占混合料总重的0.3%～0.4%，用来吸附过量的沥青。
1.2强度组成机理1.2.1高温稳定性SMA的高温稳定性主要取决于内摩擦角φ值，φ值主要取决于矿质骨料的尺寸均匀度、颗粒形状及表面粗糙度。
SMA作为一种间断级配混合料，4.75mm～9.5mm之间的粗集料总量的40%左右，远高于普通密级配混合料，且矿质颗粒粗大、均匀，同时SMA对集料的扁平或细长颗粒有严格的限制，某些情况下对磨光值也有严格的要求。
这样，SMA混合料骨料有棱角且表面粗糙，故内摩擦角φ值大。
即使在高温条件下，由于粗集料颗粒之间相互良好的嵌挤作用，混合料仍有较好的抗变能力。
1.2.2低温抗裂性在低温条件下，混合料收缩变形使集料受拉时，集料之间填充的沥青玛蹄脂（Mastic）可以发挥其良好的粘结作用。
此时SMA的抗拉能力主要取决于沥青胶结料的粘聚力c值。
48传统热拌沥青混合料（H o t m i x asphalt，缩写HMA），降温速率快，难以保证沥青混合料的压实，施工质量难以保障。
温拌（Warm mix asphalt，缩写WMA）技术具有节能环保、适宜低温施工等优点，且施工方法与热拌沥青混合料基本一致，获得了世界各国的广泛关注。
温拌沥青的各项技术性能也在逐渐提高，国内外的相关研究成果均表明：WMA整体性能优于普通沥青混合料，高温性能尤为明显。
考虑到热拌（HMA）SMA沥青混合料沥青胶结料含量高、粘度大，低温季节施工难度大，而WMA不仅具有良好的保温性能，且具有良好的施工和易性，能保证SMA沥青混合料的充分压实，有效防止生产过程中沥青的老化，提高沥青混合料耐久性；WMA还具有节约能源、造价相对较低的特点。
为此笔者开展温拌SMA-13沥青混合料（WMASMA-13）路用性能的评价分析，其中根据已有研究成果，选用掺加3％SAK（固体有机温拌剂）具有良好的路用性能。
一、温拌SMA沥青混合料的配合比设计目前国内外尚无针对WMA的设计方法，WMA采用与HMA相一致的配合比，然后对WMA进行体积性质验证，其中HMA的成型温度为160℃，WMA的成型温度为140℃，最终确定的SMA-13的级配设计结果见表1。
二、压实性能通过分析沥青混合料旋转压实曲线的特征，借助HUSSIAN UBZHIA等人提出的能量指数概念，对温拌SMA沥青混合料的压实性能进行分析。
施工过程中的压实能量指数CEI（Construction Energy Index）是指混合料在铺筑过程中，使其压实到一指定的密实度时，摊铺机和压路机所做的功。
密实能量指数TDI为路面在密实度为93％水平下开放交通，由密实度93％～98％时交通荷载对沥青混合料的压密作用。
根据混合料旋转压实曲线，分别计算SMA-13的CEI值和TDI值，见表2，并绘制混合料在不同温度下的CEI值和TDI 值关系曲线，见图1。
SMA沥青混合料路面特点及配合比设计说明SMA路面特点沥青玛蹄脂碎石(SMA)是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙组成一体的沥青混合料，其混合料具有以下特点：1)粗集料多在SMA的组成中，矿料是间断级配，粗集料占到70%以上，粗集料颗料之间有良好的嵌挤作用。
沥青混合料产生非常好的抵抗荷载变形的能力，即使在高温条件下，沥青玛蹄脂的粘度下降时，这种抵抗能力的影响也不会减小，因而有较强的高温抗车辙能力。
AC-13 AC-16 SMA-13 SMA-16 4.75mm通过率38~68 34~62 20~34 20~322)矿粉和沥青用量高，采用纤维稳定剂SMA使用矿粉高达8%～12%，沥青用量高达5.7%～6.5%，比一般AC-13/AC-16高1%左右。
同时要使用纤维作稳定剂，由此组成的沥青玛蹄脂包裹在粗集料表面，充分填充集料间隙，在温度下降、混合料收缩变形时，玛蹄脂有较好的粘结作用，它的韧性和柔性使混合料有较好的低温变形性能，低温抗裂性能得到大大提高。
2)AC-13 AC-16 SMA-13 SMA-16 0.075mm通过率4~8 4~8 8~12 8~123) 空隙率小SMA混合料的部空隙率很小(3%～4%)，混合料渗水很少或几乎不渗水，混合料部的水属毛细水形态，不易成为大的动力水，再加上玛蹄脂与集料的粘结力好，混合料的水稳定性也有较多改善。
同时由于密水性好，对下面的沥青层和基层有较强的保护作用和隔水作用，使路面能保持较高的整体强度和稳定性。
3) 路面表面粗糙，构造深度大SMA一方面要求采用坚硬的、耐磨的优质石料;另一方面矿料采用间断级配，粗集料含量高，路面压实后表面形成大的孔隙，构造深度大0.8~1.3mm，使雨天高速行车下不易产生水漂，抗滑性能提高，较好地解决了抗滑与耐久的矛盾。
同时，雨天交通不会产生大的水雾和溅水，路面噪声降低，从而可以全面提高路面的表面功能。
文章编号:0451-0712(2006)12-0168-03 中图分类号:U414175011 文献标识码:B 不同石料S M A沥青混合料高温性能评价李 智,张肖宁,徐 伟(华南理工大学交通学院 广州市 510640)摘 要:沥青玛碲脂碎石(S M A)混合料主要采用玄武岩、辉绿岩等优质石料,对于优质石料匮乏地区,为降低S M A造价,探索利用成本低廉的花岗岩或石灰岩配置S M A的可行性,具有十分重要的意义。
本文选择玄武岩、辉绿岩、花岗岩、石灰岩等4种石料,以S M A沥青混合料抗高温稳定性为切入点,采用规范车辙和多轮车辙仪(RLW T)试验方法,进行对比研究。
关键词:沥青玛碲脂碎石;高温性能;多轮车辙仪 S M A是密实嵌挤型沥青混合料,具有优良的抗高温稳定性[1,2]。
S M A对石料的质量要求十分严格,如较高的粘附性、强度,获得规格形状碎石的复杂加工工艺,细集料使用机制砂等,致使其造价过于昂贵,大面积应用受到限制。
在我国,S M A主要采用性能优异的玄武岩和辉绿岩,一些地区缺乏玄武岩和辉绿岩(如华南地区),远距离外购成本很高。
近年来,我国部分经济发达地区,道路交通呈现交通量大,重载车辆比例高的特点,致使许多沥青路面频频发生车辙等早期破坏现象。
鉴于S M A优良的抗高温性能、水稳定性和疲劳性能,无论是新建路面,还是原路面养护和旧路加铺[3,4],使用S M A沥青混合料解决重载交通条件下的车辙等病害,都是十分理想的选择。
在满足工程技术要求的条件下,降低S M A造价是工程技术者面临的重要难题。
石料占S M A材料质量的90%以上,尝试使用价格低廉、分布广泛的花岗岩和石灰岩配置S M A具有十分重要的工程意义。
为此,本文选择了玄武岩、辉绿岩、花岗岩、石灰岩等4种不同石料,以S M A沥青混合料抗高温稳定性为切入点,采用不同试验方法,进行对比研究。
1 试验方法众所周知,评价沥青混合料高温性能的试验方法很多[5],其中车辙试验被认为最符合路面行车荷载作用的效果。
