關(guān)鍵詞：道路工程?|?路用性能?|?馬歇爾穩(wěn)定度?|?溫拌瀝青混合料?|?疲勞強(qiáng)度

石油瀝青是我國(guó)道路的主要路面材料[1]。熱拌瀝青混合料的拌和、攤鋪、壓實(shí)環(huán)節(jié)耗能巨大，排放有害物質(zhì)，同時(shí)加熱環(huán)節(jié)還加重了瀝青的老化[2]。因此，降低瀝青黏度從而降低瀝青混合料的拌和溫度成為人們主要關(guān)注的問(wèn)題[3]。2000年在國(guó)際瀝青會(huì)議上，美國(guó)殼牌公司和挪威公司提出了瀝青的溫拌技術(shù)(ＷＭＡ)[4]，它是一種瀝青行業(yè)應(yīng)對(duì)全球氣候變暖、能源消耗的新興技術(shù)[5]。

近年來(lái)我國(guó)多地遭遇嚴(yán)重霧霾天氣，面臨著巨大的節(jié)能減排壓力[6]。推廣使用如溫拌瀝青技術(shù)等節(jié)能減排技術(shù)成為交通運(yùn)輸部的要求。我國(guó)已經(jīng)有很多路面采用溫拌瀝青混合料，應(yīng)用效果良好[7]，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益突出[8]。Ayman等[9]、馬 育等[10]、郭乃勝等[11]、宋寬彬等[12]對(duì)溫拌瀝青開(kāi)展了研究。Kim等[13]、Si等[14]、Husam等[15]以及金光來(lái)等[16]對(duì)瀝青混合料疲勞問(wèn)題進(jìn)行了研究工作。文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)對(duì)于新型溫拌添加劑研發(fā)和溫拌瀝青混合料的疲勞性能等方面的研究，還有大量工作有待進(jìn)一步完成。本研究采用摻加自行研發(fā)的A、B、C三種型號(hào)的新型溫拌劑的瀝青混合料制備試件，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得溫拌混合料的各項(xiàng)馬歇爾實(shí)驗(yàn)參數(shù)、疲勞強(qiáng)度，進(jìn)而和基質(zhì)瀝青的熱拌瀝青混合料對(duì)比，對(duì)其路用性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

實(shí)驗(yàn)部分

溫拌瀝青材料

(１)基質(zhì)瀝青：選擇了國(guó)內(nèi)道路工程界應(yīng)用廣泛且各項(xiàng)指標(biāo)均符合70#道路石油瀝青A級(jí)技術(shù)要求的石油瀝青。

(2)溫拌改性劑：自行研發(fā)了有機(jī)降黏型A、B、C三種型號(hào)的新型溫拌劑。三種溫拌劑主要成分都是飽和直鏈烷烴，次要成分是不同比例的醇、酚、醚類(lèi)物質(zhì)。經(jīng)過(guò)工藝改進(jìn)，基本不存在雜質(zhì)成分。A型溫拌劑為淺黃色塊狀，B型溫拌劑為深黃色塊狀，C型溫拌劑為淺棕色塊狀。

(3)溫拌改性瀝青的制備：通過(guò)前期實(shí)驗(yàn)，確定質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的摻量為zui佳摻量。把基質(zhì)瀝青加熱到140℃，然后將溫拌改性劑加入基質(zhì)瀝青中，攪拌3060min，速度為100r/ min。

(4)礦料：實(shí)驗(yàn)研究采用的粗集料、細(xì)集料、礦粉均為石灰?guī)r，產(chǎn)地為四川省眉山市彭山區(qū)岷江河谷。

混合料配合比及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

礦料級(jí)配確定

AC-13型瀝青混合料級(jí)配組成見(jiàn)表1

zui佳油石比的確定

通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定熱拌基質(zhì)瀝青和溫拌瀝青的AC-13瀝青混合料zui佳油石質(zhì)量比是4.7%。

實(shí)驗(yàn)溫度

實(shí)驗(yàn)拌和溫度為130℃、擊實(shí)溫度為120℃。

結(jié)果與討論

馬歇爾穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)

試件采用電動(dòng)馬歇爾成型儀器制作。相同油石比熱拌基質(zhì)瀝青混合料和3種溫拌瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2

由表2可知，溫拌AC-13瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、浸水殘留穩(wěn)定度與基質(zhì)瀝青熱拌AC-13瀝青混合料相差不大，且各項(xiàng)馬歇爾實(shí)驗(yàn)參數(shù)滿足規(guī)范技術(shù)要求，這說(shuō)明自行研發(fā)的溫拌瀝青混合料具有優(yōu)良的路用性能。

疲勞實(shí)驗(yàn)

本研究采用四點(diǎn)小梁彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)。具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)參數(shù)及實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：

(１)實(shí)驗(yàn)機(jī)為***進(jìn)口，包括環(huán)境箱、電腦及動(dòng)態(tài)伺服機(jī)等

(2)實(shí)驗(yàn)溫度為（15±0.1）℃。

(3)加載波形和頻率：10Hz連續(xù)式半正弦荷載。

(4)加載方式：采用應(yīng)力控制。

(5)試件成型方法：輪碾壓實(shí)混合料成型制備車(chē)轍試件，再用切割機(jī)切割成小梁試件。

(6)試件尺寸：長(zhǎng)×寬×高=（300±2）ｍｍ×（50±2）ｍｍ×（50±2）ｍｍ。

(7)實(shí)驗(yàn)判斷標(biāo)準(zhǔn)：試件完全斷裂時(shí)的次數(shù)為該試件的疲勞壽命。

(8)試件準(zhǔn)備：試件成型后第二天脫模，按照標(biāo)準(zhǔn)尺寸切割成小梁，并對(duì)小梁試件逐一進(jìn)行尺寸及體積參數(shù)檢驗(yàn)，選用尺寸符合要求，體積參數(shù)比較接近的小梁試件。實(shí)驗(yàn)前，將試件在（15±0.1）℃的環(huán)境中保溫4h以上，待試件內(nèi)部的溫度達(dá)到實(shí)驗(yàn)規(guī)定的溫度可開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。

(9)實(shí)驗(yàn)過(guò)程：破壞實(shí)驗(yàn)-疲勞實(shí)驗(yàn)：首先對(duì)同種材料進(jìn)行破壞實(shí)驗(yàn)，得出破壞應(yīng)力，根據(jù)破壞應(yīng)力和應(yīng)力比計(jì)算出疲勞加載應(yīng)力，由試件個(gè)體尺寸反算得出實(shí)驗(yàn)加載荷載。試件斷裂時(shí)的次數(shù)為該試件的疲勞壽命。同一種材料在相同應(yīng)力下，做3-5根平行實(shí)驗(yàn)，平均值為該混合料的疲勞壽命。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件及各種混合料的極限破壞應(yīng)力大小，確定疲勞加載應(yīng)力比（加載應(yīng)力／極限破環(huán)應(yīng)力）為0.3。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3

由表3可知，在相同應(yīng)力比0.3情況下，根據(jù)疲勞壽命均值來(lái)看，前3種混合料的疲勞壽命差別不大，即A型和B型溫拌改性劑沒(méi)有降低混合料的疲勞性能，而C型溫拌改性劑提高了混合料的疲勞性能。

結(jié)論

(１)對(duì)自行研制的溫拌改性劑進(jìn)行了瀝青混合料性能實(shí)驗(yàn)，包括馬歇爾穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)、疲勞實(shí)驗(yàn)等，結(jié)果表明各項(xiàng)指標(biāo)完全能夠滿足規(guī)范要求，溫拌混合料具有優(yōu)良的路用性能。

(2) 3種國(guó)產(chǎn)溫拌劑的混合料抗疲勞性能良好。在溫拌改性劑zui佳摻量下，A型和B型溫拌瀝青添加劑在降低瀝青混合料拌和溫度的同時(shí)，不降低混合料的抗水損壞性能和疲勞性能。C型溫拌瀝青混合料在降低瀝青混合料拌和溫度、不降低混合料的抗水損壞性能的同時(shí)，能提高瀝青混合料的疲勞性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫思萌,李曉林,鄭廣字,等.納米蒙脫土改性乳化瀝青老化性能的研究[J].化工新型材料,2016,44(3):104-106,109.

[2]張旭亮,陳勇.基于路用性能的溫拌瀝青混合料改性劑比選[J].材料導(dǎo)報(bào)(研究篇),2013,29(1):373-375.

[3]孫忠武,林璐,李曉林,等.新型膠粉改性瀝青降黏劑的研究[J].化工新型材料,2015,43(3):21-24,28.

[4]張毅,安海超,楊人鳳,等.薄層罩面用溫拌纖維瀝青混合料性能研究[J].西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014，46(2):224-232.

[5]Zhao S, Huang B S, Shu X,et al.Comparative evaluation of warm mix asphalt containing high percentages of reclaimed asphalt pavement[J].Construction and Building Materials,2013,44(10):92-100.

[6]Li Y M,Zhao R,Liu T S,et al.Does urbanization lead to more direct and indirect household carbon dioxide emissions Evidence from China during 1996-2012[J].Journal of Cleaner Production,2015,102(1):103-114.

[7]徐波,王凱,周王成.基于改進(jìn)車(chē)轍因子的泡沫瀝青高溫性能評(píng)價(jià)[J].材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2015,33(6):899-902.

[8]王文奇,文建華,石銀峰,等.一種溫拌劑對(duì)普通瀝青和 SBS 改性瀝青混合料的降溫效果評(píng)價(jià)[J].施工技術(shù),2015,44(11):78-81.

[9]Ayman Ali, Ala Abbas, Munir Nazzal,et al.Effect of tempera ture reduction,foaming water content ,and aggregate moisture content on performance of foamed warm mix asphalt[J].Construction and Building Materials,2013,48(2):1058-1066

[10]馬育,何兆益,何亮,等.溫拌橡膠瀝青的老化特征與紅外光譜分析[J].公路交通科技,2015,32(1):13-18.

[11]郭乃勝,譚憶秋,趙穎華.溫拌再生瀝青混合料路用性能關(guān)鍵因素影響分析[J].公路交通科技,2015,32(1):1-7.

[12]宋寬彬,陳建新,范文忠,等,基于正交試驗(yàn)的水發(fā)泡溫拌瀝青混合料體積性能研究[J].公路交通科技,2015,32(10):19-24

[13]Kim Yong-Rak,Mechanistic fatigue characterization and damage m Modeling of asphalt mixtures[D]Ph. D Dissertation Texas A&M University,2003.

[14]Si Zhimingm,Little,K N Lytton,et al.Characterization of micro gamage and healing of AC mixtures[J].Journal of Materi-als in Civil Eegineering,2007,14(6):461-470.

[15]Husam Sadek,Eyad Masad, Hussain Al-Khalid,et al.Probabilistic analysis of fatigue life for asphalt mixtures using the viscoelastic continuum damage approach[J].Construction and Building Materials,2016,126(15):227-244.

[16]金光來(lái).基于擴(kuò)展有限元的瀝青路面疲勞開(kāi)裂行為的數(shù)值研究[D].南京:東南大學(xué),2015.

我司部分文章來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，未能與原作者取得聯(lián)系，如涉及版權(quán)問(wèn)題請(qǐng)與我們聯(lián)系，我們會(huì)及時(shí)處理刪除

棱柱體小梁四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)是 2011 年交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路工程瀝青及瀝青混合料規(guī)程》增加的評(píng)價(jià)瀝青混合料疲勞性能和測(cè)量勁度模量的非常重要的試驗(yàn)方法。該方法可以在DTS多功能動(dòng)態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)中進(jìn)行，也可以使用單獨(dú)式系統(tǒng)，搭配溫控環(huán)境箱進(jìn)行試驗(yàn)。尤其對(duì)于試驗(yàn)任務(wù)量比較大的單位，因?yàn)槠谠囼?yàn)可能持續(xù)的時(shí)間比較長(zhǎng)，幾小時(shí)到幾天、甚至幾周，所以配備一套單獨(dú)式的瀝青混合料疲勞試驗(yàn)系統(tǒng)是非常有必要的。

意大利matest-澳大利亞Pavetest氣動(dòng)伺服四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī) (4PB) 是采用數(shù)字控制高性能伺服閥，提供高達(dá)60Hz的準(zhǔn)確加載波形的氣動(dòng)伺服試驗(yàn)儀。四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)可加載半正弦波和正弦波，受控應(yīng)變或受控正弦應(yīng)力控制模式，測(cè)試多種尺寸瀝青混合料小梁的彎曲勁度/模量。

適用規(guī)范

▍AASHTO T 321 熱拌瀝青混合料重復(fù)彎曲疲勞壽命

▍ASTM D7460 熱拌瀝青混合料重復(fù)彎曲疲勞損傷

▍AG:PT/T233 & ASTM 03 熱拌瀝青混合料重復(fù)彎曲疲勞壽命

▍EN 12697-24 Annex D- 棱柱體試件的四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)

▍EN 12697-26 Annex B- 棱柱體試件的四點(diǎn)彎曲試驗(yàn) (4PB-PR)

▍T0739-2011 瀝青混合料四點(diǎn)彎曲疲勞壽命試驗(yàn)

產(chǎn)品特點(diǎn)

▍試樣通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠牢固夾緊，可始終維持預(yù)定的夾緊力，保證測(cè)試過(guò)程中試樣在產(chǎn)生屈服變形時(shí)仍能被持續(xù)夾緊，夾緊力通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)電流控制。

▍兩個(gè)夾緊開(kāi)關(guān)在儀器前方，用于試樣梁的左右兩側(cè)和中間側(cè)夾緊點(diǎn)的夾緊和放松。四個(gè)試樣夾緊框可實(shí)現(xiàn)所有加載點(diǎn)和反力點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)和橫向移動(dòng)。

▍頂部夾緊塊的標(biāo)志線，可幫助操作者在夾緊前橫向?qū)χ性嚇恿骸?/p>

▍氣動(dòng)伺服系統(tǒng)使用底部氣動(dòng)加載作動(dòng)器，配備高性 能氣動(dòng)伺服閥，PID 閉環(huán)控制，運(yùn)行中的自適應(yīng)控制，可始終維持測(cè)試所需的應(yīng)力/應(yīng)變。

▍薄型高性能不銹鋼圓形荷載傳感器，用于實(shí)時(shí)測(cè)量和控制荷載。主軸位移傳感器可實(shí)現(xiàn)中間加載框架的準(zhǔn)確定位。

▍試樣表面位移傳感器(On-specimen LVDT)可按設(shè)定進(jìn)行控制并測(cè)量試樣梁有效范圍內(nèi)的整體彎曲變形（而不是懸浮式的測(cè)量部分變形的方法），符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

▍基于 Windows 的 TestLab 軟件提供的用戶界面，簡(jiǎn)單、效率高并符合有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

了解更多產(chǎn)品信息，獲取產(chǎn)品資料，歡迎垂詢TIPTOP卓致力天

服務(wù)熱線 | 400-633-0508? ? 郵箱：[email protected]