当前位置：文档之家 › 改性乳化沥青混合料路用性能评价探讨

改性乳化沥青混合料路用性能评价探讨

  • 格式：docx
  • 大小：42.58 KB
  • 文档页数：9

改性乳化沥青混合料路用性能评价探讨

王立志

【摘 要】乳化沥青混合料可用于常温条件下公路的铺筑,具有节省能源、便于储运、施工便捷而且延长施工季节等优点.近年来,随着乳化沥青技术的发展,逐渐在我国公路建设中推广应用起来.设计开发了AC-13和AC-16两种级配乳化沥青混合料,并对其路用性能进行试验研究.研究表明,所设计的乳化沥青混合料具有较好的路用性能.

【期刊名称】《山西交通科技》

【年(卷),期】2016(000)005

【总页数】4页(P1-4)

【关键词】改性乳化沥青;冷拌冷铺沥青;混合料;路用性能

【作 者】王立志

【作者单位】山西省交通规划勘察设计院,山西 太原 030012

【正文语种】中 文

【中图分类】U414.75

近年来，我国基础设施建设随着国家经济提升得到了空前的发展。然而，在进行基础设施建设的过程中，所面临的能源消耗与环境保护的问题也亟待解决。其中，公路建设作为基础设施建设的重要组成之一，具有里程长、体量大，资源占用多、能源消耗大的特点。目前，国内的高速公路建设在材料选择方面主要采用沥青混合料，建设过程中需要生产大量的沥青混合料，而沥青混合料的生产则造成了大量能源和资源的消耗，并对周边环境造成污染。在可持续发展战略环境下，我国对冷拌沥青混合料技术的发展与应用也逐渐重视起来，在道路预防性养护、道路维修中，冷拌沥青混合料已经得到了较大规模的应用。但是，该项技术在我国新建路面结构上的应用尚属空白，若能研究开发一种新型冷拌沥青混合料，性能满足相关技术要求，拓展冷拌沥青混合料在新建道路上的应用范围，无论从技术还是经济角度上都具有十分重要的意义。

1 原材料选择及检测

乳化沥青混合料是由集料、乳化沥青、填料等材料组成的一种多相复合材料，各种原材料的性质与混合料的各项路用性能密切关联，而原材料种类繁多，因此根据路面的使用性能和要求，严格选择改性乳化沥青混合料所需材料十分必要。

1.1 集料

集料在改性乳化沥青混合料中起到整体骨架和填充作用，试验粗集料采用玄武岩，细集料为石灰岩。粗集料必须足够坚硬，没有分化现象，集料表面保持干燥、洁净，当中不能有杂质。细集料在沥青混合料中主要起到填充作用。细集料应当洁净、无杂质、无团粒结块且有适当的颗粒级配，当中不能含有太多泥土，集料表面较低的活性。

1.2 乳化沥青

乳化沥青是沥青经过加热融化和机械作用转化为细小的微滴状态分散于水中，形成一种水包油状的稳定沥青乳液[1]。乳化沥青最突出的特性就是在常温下仍处于流动状态，可以正常地与石料拌合，施工十分方便。乳化沥青的黏结作用必须经过其破乳凝固后才能体现出来，当中的水分会蒸发排出，道路材料最终强度形成。乳化沥青主要由沥青、水和乳化剂构成，为了改善乳化沥青的性能和存储性，还会在配制乳化沥青的过程中加入一些添加剂，如稳定剂、特殊助剂、改性剂等。 本文使用的乳化沥青为满足新建或改扩建道路结构层沥青结合料的使用要求，采用的是一种高标准的SBS改性乳化沥青，该沥青的制备过程是：采用基质沥青AH70，加入高分子聚合物SBS改性剂，制备SBS改性沥青，然后以制备的SBS改性沥青为原料加入乳化剂，配制SBS改性乳化沥青。按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）[1]中的试验方法，对沥青进行了规定项目的检测，其试验结果见表1。

表1 改性乳化沥青试验结果测试项目 结果 技术规格 分析方法沥青含量/% 62

60～65 T0651破乳速率 慢 慢 T0658筛上剩余量/% 0.022 小于0.3 T0652恩格拉黏度（25℃）/0E 4.9 3～15 T0622动力黏度（25℃）/cP 150.5 80～200

T0621电荷 阳离子 阳离子 T0653与矿料黏附性、裹覆试验 通过 通过 T0654针入度/0.1 mm 68 40～90 T0604软化点/℃ 62.5 大于60 T0606延度（5℃）/cm

48 大于30 T0605弹性回复（25℃）/% 86 大于80 T0605溶解度（三氯乙烯）/%

99 大于97.5 T0607储存稳定性1 d不大于/% 0.21 1 T0655储存稳定性5 d不大于/% 1.35 5 T0655

1.3 填料

本文设计乳化沥青混合料中，填料采用矿粉与水泥。

1.3.1 矿粉

在制备沥青混凝土过程中，加入一定量的矿粉，与其中的沥青形成胶浆，沥青胶浆在沥青混凝土组成体系中具有十分重要的作用，对沥青混凝土的强度会产生很大的影响，是决定沥青混凝土高、低温性能的关键因素。

1.3.2 水泥

制备改性乳化沥青混合料过程中，加入一定量的水泥，部分水泥与矿粉一样会与沥青形成胶浆，对沥青混合料的性能产生很大的影响。大部分水泥与乳化沥青当中的水发生水化反应，促进乳化沥青的破乳，对沥青混凝土强度的形成具有促进作用，再加上水泥本身水化反应后所形成的强度，对沥青混合料的性能会有很大的影响[2]。本文设计的改性乳化沥青混合料当中添加的水泥为425号普通硅酸盐水泥。

1.4 水

乳化沥青混合料中拌合用水量的大小决定着其在拌合、摊铺、碾压阶段的稠度、施工和易性以及施工可操作时间。本文采用日常饮用水拌合乳化沥青混合料。

2 配合比设计

2.1 级配设计

级配指的是混合料中不同矿料粒径的分布，一般采用各种筛孔的通过率来表示。它是混合料中矿料最重要的特征，几乎影响到混合料的所有性质：强度、耐久性、施工和易性等。好的级配能够使得材料发挥最大的作用。

根据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）[3]规定的级配上下限，本文采用将粗、细集料按粒径筛分成档，进行矿料级配设计。

表2 AC-13型冷拌冷铺混合料的矿料级配 %AC-13 通过下列筛孔（mm）的质量百分率0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 16合成级配 6.0 7.0 9.0 13.0

20.0 33.0 49.0 76.0 96.0 100.0级配上限 8 15 20 28 38 50 68 85 100 100级配下限 4 5 7 10 15 24 38 68 90 100级配中值 6 10 13.5 19 26.5 37 53 76.5 95

100

表3 AC-16型冷拌冷铺混合料的矿料级配 %AC-16 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36

4.75 9.5 13.2合成级配 6.0 8.0 11.0 15.0 20.0 28.0 45.0 65.0 81.0级配上限 8.0

14.0 18.0 26.0 36.0 48.0 62.0 80.0 92.0级配下限 4.0 5.0 7.0 9.0 13.0 20.0

34.0 60.0 76.0级配中值 6.0 9.5 12.5 17.5 24.5 34.0 48.0 70.0 84.0通过下列筛孔（mm）的质量百分率16 19 94.0 100.0 100.0100.0 90.0 100.0 95.0 100.0

2.2 最佳油石比确定

在确定最佳油石比前，首先要确定混合料拌合时外添水的剂量。本文根据交通部阳离子乳化沥青课题协作组对乳化沥青研究得出的沥青混合料最佳流体量经验公式（1），计算得到乳化沥青的添加量，这个添加量不是最终合适的添加量[4]。

式中：P为试用乳液占矿料干质量的百分率，%；A为大于2.5 mm矿料占全部矿料总量的百分率，%；B为粒径为 2.5～0.074 mm矿料占全部矿料总量的百分率，%；C为小于0.074 mm矿料占全部矿料总量的百分率，%。

确定乳化沥青添加量后进行混合料的拌合试验，从不加水开始以矿料质量的0.3%为变量逐步增加外加水用量，观察混合料拌合状态，当混合料拌合过程中乳液能够均匀裹附在集料表面，无结团、无离析等现象产生，此时的添水剂量作为最佳添水量，结合乳液中含水量计算得出沥青混合料的最佳含水率，该含水量是乳液中的水以及外加水的总量。

乳化沥青冷拌混合料的成型有其一定的独特性，但混合料在确定最佳结合料用量的控制指标和步骤是与热拌沥青混合料相同的，控制指标主要包括马歇尔稳定度、流值、各类体积参数等。根据公式计算和拌合试验确定乳化沥青添加量和最佳含水率后，控制含水率不变，上下各调节0.5%、1%的乳液用量，制作试件进行马歇尔试验，得出最佳油石比。

通过公式（1）以及拌合试验的结果，得出AC-13型沥青混凝土的乳液用量为8.58%，采用8.5%为试验参考值，最佳含水率为4.6%；AC-16型沥青混凝土的乳液用量为8.16%，采用8.0%为试验参考值，最佳含水率为4.5%。控制含水率不变，在不同乳液添加量成型马歇尔试件，测定混合料的力学体积指标，见表4、表5所示。

表4 AC-13冷拌冷铺沥青混合料力学体积指标乳液用量%毛体积密度g/cm3空隙率%矿料间隙率%有效沥青饱和度%稳定度kN流值0.1 mm 7.5 2.369 7.28

18.70 55.25 6.44 2.33 8.0 2.389 6.88 18.30 62.41 6.86 2.70 8.5 2.418 5.18 17.60 70.58 8.14 3.05 9.0 2.426 4.57 17.58 74.00 10.47 3.19 9.5 2.385 3.79

19.01 80.07 7.92 3.64技术要求 ——3～6大于等于1465～75大于等于8 1.5～4

表5 AC-16冷拌冷铺沥青混合料力学体积指标乳液用量%毛体积密度g/cm3空隙率%矿料间隙率%有效沥青饱和度%稳定度kN流值0.1 mm 7.0 2.422 7.36

16.16 55.99 11.08 3.20 7.5 2.446 5.54 16.73 65.75 11.57 3.67 8.0 2.440 4.95

16.62 70.20 12.05 3.79 8.5 2.412 4.07 17.80 77.14 8.63 4.66 9.0 2.395 3.17

18.44 82.84 8.28 5.41技术要求 ——3～6大于等于14.565～75大于等于8

1.5～4

3 冷拌冷铺沥青混凝土路用性能评价

本文对不同水泥含量（0%、1%、2%、3%）下冷拌冷铺沥青混凝土的高温性能、水稳定性能和低温性能进行了对比分析。

3.1 高温稳定性

沥青混合料是一种黏弹塑性材料，在高温环境中，沥青的黏度会降低，混合料的强度下降，受到车辆荷载的反复作用下，路面结构会产生一定程度的变形，部分变形由于不能得到恢复被称为永久变形，这部分变形致使沥青路面出现车辙、推移、拥包的病害，降低路面使用性能，不利于汽车安全行驶，同时缩短道路使用寿命。为了满足路面的使用要求，沥青混合料需要在高温环境下具备一定的强度和刚度，即一定的高温稳定性，能够承受车辆荷载的反复作用，不产生明显的永久变形。

目前我国对乳化沥青混合料车辙试验尚无标准方法，尤其在试件成型上没有统一规定，采用现行的沥青混合料车辙试验方法，试件容易在试验中破坏，并且所得的试验结果不能准确地反映乳化沥青混合料的抗变形能力。本文根据乳化沥青混合料的特点，在普通热拌沥青混合料车辙试验方法上进行修正，具体步骤如下：

合集下载

乳化剂含量对乳化沥青性能影响的讨论

乳化剂含量对乳化沥青性能影响的讨论

乳化剂含量对乳化沥青性能影响的讨论

【摘 要】近年来，乳化沥青由于它的许多优点，在高速公路的施工中得以广泛应用，所以有必要对其做进一步的了解。本文主要阐述了当采用不同含量的同一种乳化剂时，对乳化沥青各种性能的影响，最后探讨了乳化沥青的发展前景。

【关键词】沥青 乳化剂 乳化沥青

1998年以来，我国高速公路里程大幅度增加，但有相当一部分已出现早期破坏。已建成的高速公路养护工作量很大，按照国外的一般情况，高速公路路面长则10年，短则5-8年，表面层就急需维修罩面一次。我国的高速公路沥青路面，早期的已经使用了10多年，相当一部分也已经有五六年以上，均已经到了维修养护期。

那么这样以来，如果只靠以前的养护技术是不能满足实际需要的，所以为了满足我国公路养护的需要，乳化沥青已被广泛应用。

所谓乳化沥青，是指将沥青热融，经过机械作用，使沥青微粒悬浮于乳化剂水溶液中，形成水包油型的一种乳液。使用这种沥青乳液修路时，不需加热，可以在常温状态下进行喷洒、贯入或拌和摊铺、铺筑各种结构路面的面层及基层，也可用作透层油、粘层油以及用于各种稳定基层的养护。 一般来说，乳化沥青大都应用于稀浆封层中，那么稀浆封层的应用历史也很悠久，据调查我国最早应用稀浆封层是在八十年代初，在援建赞比亚公路上铺筑了乳化沥青稀浆封层进行表面处置，效果很好。在“七五”和“八五”攻关以后这项工艺在我国得到了推广。但是由于乳化剂的原因，当时我们使用的是阴离子表面活性剂，有的时候就用“十二烷基磺酸钠”来代替，这样的效果 是很不好的，湿的石料上带有负电，与阴离子的乳化沥青溶液的粘附性不好，破乳只能靠水分的蒸发，但是在成功的研制了“慢裂快凝”型阳离子表面活性剂之后，稀浆封层才得到了长足的发展。

然而，采用乳化沥青稀浆封层它与普通的热拌和沥青混凝土相比在能耗、污染和施工等方面有明显的优势：

第一：节约能源

乳化沥青配方对冷再生混合料路用性能的影响

乳化沥青配方对冷再生混合料路用性能的影响

第１２卷第２１期２０１２年７月　１６７１～１８１５ｆ２０１２）２１—５３９１－０５　科学技术与工程　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｄｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｎ￣ｎｅｅｆｉｎｇ　Ｖ０１．１２　Ｎｏ．２１　Ｊｕ１．２０１２　⑥２０１２　Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．　

乳化沥青配方对冷再生混合料　

路用性能的影响　

夏平　张国华　李胜强　

（上海市奉贤区公路市政工程管理署　，上海２０１４００；上海奉祥公路工程养护有限公司。，上海２０１４００　上海龙孚材料技术有限公司　，上海２０１４００）　

摘要为提高乳化沥青冷再生混合料的和易性及早期强度，结合实际工程，对乳化沥青配方进行专项设计。并用现有的规　范方法验证了设计配方的乳化沥青冷再生混合料的路用性能。结果表明，所设计的乳化沥青配方能够有效提高混合料和易　性与早期强度。实体工程的成功应用充分说明了设计乳化沥青配方对提高冷再生混合料路用性能的重要性。　关键词乳化沥青　冷再生　配方　和易性　早期强度　中图法分类号Ｕ４１６．２１７；　文献标志码Ｂ　

随着我国高等级公路大量进入大中修养护期，　

沥青路面再生技术的应用越来越广泛。其中，乳化　

冷再生是沥青路面再生的一种主要方式。自沪宁　

高速改扩建以来，乳化沥青冷再生技术在部分省份　

和地区高等级公路改扩建工程中已开始规模化应　

用。目前，国内外对于乳化冷再生技术绝大多数仅　

限于对其最终性能及施工工艺的研究，极少会涉及　

到乳化沥青配方设计方面的研究。而在实际工程　

中，则常常出现乳化冷再生混合料在拌和、压实过　

程中和易性不好，早期强度形成慢，取芯困难等问　

题。因此，乳化沥青的配方必须针对具体材料、路　

面结构、气候条件、交通量等因素来进行专项设计。　

上海奉贤泰青公路大修项目乳化冷再生路面在　

２０１１年ｌ０月中旬开始铺筑，冷再生厚度为９　ｔｉｌｌ，施　

工工期约２０　ｄ。根据历年气象局天气情况得知，项　

目施工工期内白天天气较好时气温在２Ｏ～２５￣Ｃ，相　

聚酯纤维对沥青混合料路用性能影响试验

聚酯纤维对沥青混合料路用性能影响试验

聚酯纤维对沥青混合料路用性能影响试验

摘要] 聚酯纤维作为一种良好的沥青混合料添加材料，在沥青路面中已开始应用。本文结合工程实例试验分析了掺加聚酯纤维后对沥青混合料性能的影响。

关键词：聚酯纤维 沥青混合料 路用性能

1．概述

随着公路建设的不断发展，对沥青混凝土路面的使用品质和要求也越来越高。并且由于交通量的不断增加、超载车辆又尚未得到有效控制，因超载而加重路面裂缝、车辙、雨季水稳性差等已成为沥青路面早期病害的主要表现。因此，人们在不断探索采用新的方法和措施改善沥青混合料的路用性能。本文就沥青混合料中掺加聚酯纤维后对沥青混合料性能的影响作试验分析，以达到指导实际工程应用的目的。

2. 工程情况

329国道慈溪段畅通工程一期实施长度10公里，设计路面上面层采用5cm 厚AC-16密级配沥青混凝土，掺加0.3%聚酯纤维。为进一步分析聚酯纤维的路用性能，分析在提高沥青路面的抗车辙、抗反射裂缝、抗疲劳能力，改善沥青混合料的使用性能等方面的研究，以便在其它工程中推广应用。我们采用实际工程行车道上面层AC-16沥青混合料做了掺加路用聚酯纤维的试验，对沥青混合料中加与不加路用聚酯纤维材料进行相关的试验研究分析。

3. 试验内容

本研究试验包括沥青混合料的最佳沥青用量试验、马歇尔试验、水稳性试验、高温稳定性和渗水系数试验、低温抗裂性能试验、沥青混合料肯塔保飞散试验等。

4. 试验原材料

沥青混合料采用实际工程中使用的AC-16级配类型，粗集料和细集料采用上虞的玄武岩，性能级配均符合《公路沥青路面施工技术规范》的要求。沥青采用埃索70号道路石油沥青。聚酯纤维采用地产DCPET路用纤维，外观为白色长丝，单丝的直径为24.32μm，该纤维的抗拉强度达560Mpa，熔点为2530C，燃点为5560C，吸油率为纤维质量的4.56倍。

改性乳化沥青粘结性能分析

改性乳化沥青粘结性能分析

改性乳化沥青粘结性能分析

粘层是为了增强加铺层与沥青层或水泥混凝土路面之间的粘结性而铺撒的沥青材料薄层，工程中多采用乳化沥青作为粘层油。粘层油的作用是使加铺层与沥青层或水泥混凝土路面完全粘结成一个整体，主要起胶结作用，通过改善原路面颗粒极性，增加粘层沥青对原路面颗粒及加铺层颗粒的粘结来体现，粘结力的大小与沥青性质、用量以及渗透程度有关[1-4]。粘层油还能为加铺层提供抗剪强度，避免各层之间产生滑移或开裂的情况，保证路面良好的使用性能和连续的工作状态[5]。

粘层油粘结性能试验均在水泥混凝土表面进行。首先要成型水泥混凝土板-超薄沥青功能层复合板，粘结层使用环氧树脂改性乳化沥青乳液，养生以后通过钻芯取得复合试件，然后进行层间直接剪切试验和层间拉拔试验，对粘层油的粘结性能进行研究。

1 试验主要参数对层间抗剪强度的影响

1.1 粘层油用量对层间抗剪强度的影响

在水泥混凝土板表面撒布粘层油时，用量过多或过少都将对粘层的抗剪强度起到不利影响 [6]。因此，需要对粘层油用量与层间抗剪强度的影响规律进行研究，确定粘层油的最佳用量。

由图1可知，粘层油撒布过多或者过少都会使层间抗剪强度下降，证实了粘层油用量过少时粘结力不足，而过多时反而起到了润滑作用。

1.2 竖向荷载对层间抗剪强度的影响

当车辆在路面行驶时对路面产生竖向荷载，且竖向荷载一直在变化当中，路面的应力也随其在不断变化，日积月累，导致路面和粘层材料性能降低，最终疲劳破坏[7]。为了选择适当的竖向荷载大小，使试验对比效果明显，进行竖向荷载对层间抗剪强度的影响研究。

从图2可以看出，因为层间抗剪强度由粘结力和摩擦力两个方面构成，随着竖向荷载的增大，摩擦力增大，同种粘层油的抗剪强度就会不断增加。竖向荷载为0.1 Mpa时，摩擦力很小，层间抗剪强度主要由粘层油本身的粘结力提供，此时环氧树脂改性乳化沥青的层间抗剪强度远大于其它两种乳化沥青，可见环氧树脂改性乳化沥青的粘结性能非常优秀；竖向荷载为0.2 Mpa时，粘结力和摩擦力共同作用，最能反映层间抗剪强度的真实情况，且两种粘层油的层间抗剪强度差距最大，试验结果突出，对比效果明显；当竖向荷载为0.5 Mpa时，摩擦力对层间抗剪强度的影响起到了主导作用，所以两种粘层油的层间抗剪强度有逐渐接近的趋势。