改性沥青混合料性能试验分析总结20140626

MaR改性沥青混合料试验总结下面层ATB-25沥青混合料室内试验研究甘肃省酒泉市公路管理局嘉安高速公路养护维修项目办陕西长大博源公路养护科技有限公司二〇一四年六月二十六日-2-改性沥青混合料技术是在普通沥青混合料生产工艺技术的基础上，将改性沥青混合料添加剂直接加到拌和楼的拌缸中，不增加更多的机械设备，不改变传统的生产工艺，实现改善沥青混合料性能的目的。依据嘉安高速公路养护维修工程设计，SK2504+300～SK2522+300段和XK2504+300～XK2507+300处治方案为铣刨面层，路面结构为：4cm高性能沥青硂SUP-13改性乳化沥青粘层8cm改性沥青碎石ATB-25热熔橡胶沥青碎石封层透层油原路面结构(铣刨面层12cm)改性沥青混合料室内试验结合下面层8CM改性沥青碎石ATB-25结构进行性能研究，通过采用改性沥青混合料，改善沥青路面高温抗车辙、低温抗裂性能。1、改性沥青混合料技术要求由于本路段重载交通量大，建议必要进行动稳定度检验（特别对于长大连续坡道路段必须加强沥青混合料抗车辙性能检验）；高温稳定性检验必须在试验温度为60℃、轮压0.7MPa条件下进行车辙试验。根据气候条件的不同，ATB-25沥青混合料的动稳定度应符合表1的要求。表1MaR改性ATB-25沥青混合料性能技术要求混合料类型推荐指标动稳定度（次/mm）试验方法ATB-25≥5000T07192、试验仪器设备试验所需主要仪器设备见表2所示。表2MaR改性ATB-25沥青混合料试验仪器设备序号仪器设备型号1液压车辙成型试验机HYCX-1-3-2多功能液压脱模机-3沥青混合料稳定度测定仪DF4电脑数控马歇尔稳定度测定仪5沥青混合料试件击实仪LR-T07026全自动沥青混合料拌和机HB-207沥青软化点仪SLR-C8自动针入度仪SYD-2801E9沥青延度仪SY-1.5B3、试验原材料3.1石油沥青基质沥青采用中海90号石油沥青，技术指标如表3所示。表3中海90号石油沥青技术指标检测结果项目规范指标检测结果试验方法针入度（25℃，100g，5s）（0.1mm）80～10092T0604针入度指数PI-1.5～+1.0-1.35T0604延度（5cm/min，10℃）（cm）≥45＞150T0605延度（5cm/min，15℃）（cm）≥100＞150T0605蜡含量（蒸馏法）（%）≤2.21.96T0615软化点（℃）≥4545.5T0606动力粘度60℃（Pa·s）≥140153T0625闪点（COC）（℃）≥245284T0611溶解度（%）≥99.599.9T0607密度（15℃）（g/cm3）实测记录1.008T0603TFOT或RTFOT后质量变化（%）≤±0.8-0.081T0609针入度比25℃（%）≥5767T0609、T0604延度10℃（cm）≥820T0609、T0605延度15℃（cm）≥20＞160T0609、T06053.2粗集料根据设计要求及工程实际，采用酒泉黑山湖石料场石料，并对几个石料厂进行筛分、压实度、针入度指标检测，根据集料级配及石料的指标，选择永城10-25集料，其余为东涛粗集料，但10-25碎石针片状为21.2%，超出技术要求。粗集料主要技术指标检测结果如表4所示。-4-表4粗集料主要质量技术要求指标单位技术要求检测结果试验方法石料压碎值，不大于％269.3T0316-2000表观相对密度，不小于2.602.74T0304-2000针片状颗粒含量(混合料)，不大于其中粒径大于9.5mm，不大于其中粒径小于9.5mm，不大于％％％1512188.8105.3T0312-2000水洗法0.075mm颗粒含量，不大于％4.4T0310-2000粗集料规格S1～S110.60.0粗集料规格S120.80.1粗集料规格S1410.13.3细集料细集料技术要求及检测结果如表5所示。表5细集料技术要求及检测结果指标单位技术要求检测结果试验方法表观相对密度≥2.502.74T0328-2000砂当量％≥6055T0334-19943.4矿粉矿粉技术要求及检测结果如表6所示。表6矿粉技术要求及指标检测结果指标单位技术要求检测结果试验方法表观相对密度2.502.69T0352-2000含水量％10.4T0103-1993烘干法外观无团粒结块无团粒结块粒度范围0.6mm0.15mm0.075mm％％％10090～10075～10010099.696.5T0351-20003.5沥青混合料改性剂MaR橡塑复合型改性剂（简称MaR）基于改性沥青混合料技术而开发的新一代橡塑合金改性剂产品。MaR采用橡塑高分子聚合物和纳米级材料及助剂在相应温度条件下混炼复合而成，该产品可提高沥青混合料的高温稳定性，同时改善沥青混合料低温柔韧性及抗水损害性能，从而提高沥青路面耐久性能、延长沥青路面使用寿命。如图1所示。-5-图1MaR沥青混合料改性剂4、试验研究4.1ATB-25级配设计经过多次取料筛分，形成了矿料级配计算表，如表7所示，并依据合成级配设计ABT-25级配曲线如图2所示。表7ATB-25矿料级配计算表使用范围下面层设计类型目标配合比日期筛孔mm各种矿料通过百分率（%）合成级配我国规范ATB-25级配范围（%）级配中值(1)(2)(3)(4)(5)(6)（7）10-25mm10-20mm10-15mm5-10mm3-5mm0-3mm矿粉45140108194下限上限31.5100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.0100.010010010026.593.9100.0100.0100.0100.0100.0100.097.39010095.01926.4100.0100.0100.0100.0100.0100.066.9608070.0164.896.599.8100.0100.0100.0100.056.7486858.013.20.473.289.1100.0100.0100.0100.051.4426252.09.50.37.09.397.9100.0100.0100.041.9325242.04.750.20.10.111.599.999.9100.032.2204030.02.360.10.10.10.69.987.4100.021.5153223.51.180.10.10.10.52.272.3100.018.0102517.50.60.00.10.10.31.350.8100.013.881813.00.30.00.10.10.21.133.2100.010.45149.50.150.00.10.10.20.423.699.68.53106.50.0750.00.10.10.10.12.696.54.4264.0-6-图2ATB-25合成级配曲线由石料筛分及规范级配范围，确定ATB-25改性沥青混合料配比，如表8所示。表8MaR改性ATB-25沥青混合料配比表10-2510-205-103-50-3矿粉油石比MaR45141081944.00.44.2MaR改性沥青混合料拌和试验试验室内MaR改性沥青混合料拌和工序及参数：集料175-180℃干拌10-15s，加150-155℃基质沥青拌和30-40s，拌和温度155-160℃，加矿粉、MaR改性剂拌和30-40s，即可成型试件。改性沥青混合料由于添加了MaR改性剂，由矿粉等细集料与沥青形成的胶浆材料均匀裹覆在粗集料表面，形成相对较厚沥青薄膜，有利于提高沥青胶浆与集料的粘附性及沥青混合料的低温抗裂性能，如图3所示。-7-图3改性沥青混合料4.3马歇尔指标试验嘉安高速公路下面层ATB-25沥青混合料马歇尔试验指标要求如表9所示。表9ATB-25沥青稳定碎石马歇尔试验技术标准试验指标单位规范标准设计标准技术标准击实次数（双面）次7511275马歇尔试件尺寸mmΦ101.6×63.5Φ152.4×95.3Φ101.6×63.5空隙率VV%3～63～63～6稳定度MSkN≥7.5≥15.0≥10.0流值FLmm1.5～4.0实测1.0～4.0沥青饱和度VFA%55～7055～7060～70相应于各设计空隙率的最小VMA（%）设计空隙率（%）VMA（%）412121251313136141414根据各种矿料配合比例及其毛体积密度，结合以往工程并经最佳油石比试验，确定MaR改性ATB-25沥青混合料最佳油石比为4.0%。按照设计文件要求，采用Φ152.4×95.3马歇尔成型试件进行马歇尔指标试验，试验结果如表10所示。表10ATB-25MaR改性沥青混合料马歇尔试验结果油石比(%)改性剂MaR(%)理论密度（g/cm3）毛体积密度（g/cm3）孔隙率（%）VMA(%)VFA(%)稳定度(KN)流值(0.1mm)4.00.5%2.5342.4214.514.066.829.795.70-8-由表中试验数据，MaR改性ATB-25沥青混合料马歇尔指标满足设计文件要求。预计施工控制密度为2.421g/cm3。4.4车辙试验为检测MaR改性ATB-25沥青混合料高温抗车辙性能，进行了沥青混合料车辙试验。按照设计文件，下面层ATB-25沥青混合料厚度为8cm，车辙试验不宜采用300×300×50mm小试件，适宜采用≥8cm车辙板。车辙试验采用300×300×100mm试件，试验温度60℃，荷载0.7MPa，试验结果如表11所示。表11MaR改性ATB-25沥青混合料车辙试验检测结果混合料类型推荐指标要求动稳定度（次/mm）规范要求动稳定度（次/mm）检测结果试验方法ATB-25≥5000≥30006956T0719由表中试验数据，MaR改性ATB-25沥青混合料车辙试验动稳定度指标满足推荐指标及规范指标要求。4.5浸水马歇尔试验为了检测改性ABT-25沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力，对MaR改性沥青混合进行了60℃下0.5h及60h浸水马歇尔试验。试验采用152.4mm×95.3mm大马歇尔试件，试验结果如表9所示。表12浸水马歇尔试验残留稳定度检测结果0.5h稳定度（KN）48h稳定度（KN）浸水残留稳定度（%）规范指标推荐指标26.6024.3991.7≥85≥85由表可知，添加0.5%MaR改性剂ATB-25沥青混合料0.5h稳定度满足规范及设计文件15KN的技术要求，浸水残留稳定度满足规范及推荐指标要求。因此，MaR改性沥青混合料抗水损害指标满足施工技术规范及设计文件要求。4.6低温劈裂强度试验对于公称最大粒径大于19mm的沥青混合料，不适宜采用低温弯曲试验检测沥青混合料的低温抗裂性能。-10℃±0.5℃下沥青混合料的劈裂试验可用于评价沥青混合料的低温抗裂性能。裂缝是嘉安高速公路养护维修项目主要路面病害之-9-一，因此应对MaR改性沥青混合料性能指标进行检测。添加0.5%MaR改性ATB-25沥青混合料的低温劈裂试验结果如表13所示。表13MaR改性ATB-25沥青混合料低温劈裂试验结果试验荷载最大值（N）劈裂抗拉强度（Mpa）垂直方向变形（mm）水平方向变形（mm）变形比值破坏拉伸应变破坏劲度模量(MPa)500302.30.130.11.3015136由表中MaR改性ATB-25沥青混合料最大荷载、劈裂抗裂强度、变形量、破坏拉伸应变及破坏劲度模量数据可知，改性后的沥青混合料破坏劲度模量较大，具有优异的低温抗裂性能。4.7冻融劈裂强度试验冻融劈裂强度试验用于检验沥青混合料水稳定性能，试验采用152.4mm×95.3mm大马歇尔试件，双面击112次。MaR改性ATB-25沥青混合料冻融劈裂试验结果如表14所示。表14MaR改性ATB-25沥青混合料冻融劈裂试验结果混合料类型推荐指标要求冻融劈裂残留强度比（%）规范要求冻融劈裂残留强度比（%）检测结果试验方法ATB-25≥80≥8092.5T0729由表中MaR改性ATB-25沥青混合料冻融劈裂试验残留强度比为92.5%，冻融劈裂试验残留强度比满足设计及规范要求，MaR改性ATB-25沥