高粘沥青SMA-13试验段路用性能试验研究_周勇.pdf

2023 年第 1 期(总第 347 期)黑龙江交通科技HEILONGJIANG JIAOTONG KEJINo1，2023(Sum No347)高粘沥青 SMA 13 试验段路用性能试验研究周勇，蒋龙松，张洪波，刘康(苏交科集团股份有限公司，江苏 南京210017)摘要:为了研究高粘沥青 SMA 13 路用性能，通过原材料试验评价动力黏度，以及马歇尔稳定度试验确定最佳油石比。并通过浸水马歇尔试验对比分析高粘沥青和改性沥青抗水损害性能，最后通过试验段综合评价高粘沥青 SMA 13 和改性沥青SMA 13 路用性能。研究表明:高粘沥青具有更高的粘度、稳定度和流值。在渗水性能方面，高粘沥青表现出优异的抵抗路面水渗透能力。高粘沥青表现出优异的集料抗飞散性。关键词:改性沥青;高粘沥青;行车安全;渗水系数;路用性能中图分类号:U416 1文献标识码:A文章编号:1008 3383(2023)01 0010 04Experimental Study on oad Performance ofHigh Viscosity Asphalt SMA 13 Test SectionZHOU Yong，JIANG Long-song，ZHANG Hong-bo，LIU Kang(Sujiaoke Group Co，Ltd，Nanjing，Jiangsu 211110，China)Abstract:In order to study the road performance of high viscous asphalt SMA 13，the dynamic viscosity was evaluated by raw materialtest，and the optimum oil to stone ratio was determined by Marshall stability test And through the water immersion Marshall test tocompare and analyze the high viscosity asphalt and modified asphalt resistance to water damage，and finally through the test sectioncomprehensive evaluation of high viscosity asphalt SMA 13 and modified asphalt SMA 13 road performance The study showed that:high viscosity asphalt has higher viscosity，stability and flow value In terms of water penetration performance，high viscous asphalt ex-hibited excellent resistance to pavement water penetration High viscosity asphalt exhibited excellent resistance to aggregate fly awayKeywords:modified asphalt;high viscosity asphalt;traffic safety;water penetration coefficient;road performance收稿日期:2022 01 18作者简介:周勇(1987)，男，江苏东台人，本科，工程师，主要从事沥青路面养护设计及检测工作沥青路面作为柔性路面材料，在夏季高温行车荷载往复碾压下，容易产生车辙和推移病害。某干线公路不同路段基本都存在车辙病害，尤其是在道路交叉口位置较为严重。交叉口处车流渠化交通严重，车速慢，车辆刹车、制动频繁，对路面变形能力要求严格。交叉口往往是路面病害集中位置，更容易出现车辙和推移病害。沥青路面产生车辙后，不仅影响行车舒适性，而且严重影响平整度和路表排水能力，对行车安全产生一定的威胁，大大降低了公路服务水平，且诱发其他路面病害的产生。由于路表沥青路面更容易受到雨水和行车荷载作用，要求沥青对集料具有高粘附性和包裹耐久性，还要具有抗剥落性，避免集料剥离损失而失去防水作用。因此，表层沥青应具有较高的粘性和高温性能。高粘沥青主要是通过石油沥青掺改性剂制备而成。相较于 SBS 改性沥青，高粘沥青具有较高的粘度，尤其是 60 动力黏度性能优异，远大于 SBS改性沥青，具有良好的水稳定性。高粘沥青因具有优异的粘度，在夏季高温时能够较好地抵挡路面车辙变形，可以更好的包裹集料，起到防水封闭作用，避免集料飞散等病害。为了研究高粘沥青 SMA 13 路用性能，通过原材料试验评价动力黏度，以及马歇尔稳定度试验确定最佳油石比。并通过浸水马歇尔试验对比分析高粘沥青和改性沥青抗水损害性能，最后通过 249江苏省省道试验段合评价高粘沥青 SMA 13 和改性沥青 SMA 13 路用性能。研究表明:高粘沥青具有更高的粘度、稳定度和流值。在渗水性能方面，高粘沥青表现出优异的抵抗路面水渗透能力。高粘沥青表现出优异的集料抗飞散性。1原材料试验沥青分别选择高粘沥青和 SBS 改性沥青，通过01DOI:10.16402/ki.issn1008-3383.2023.01.058第 1 期周勇，蒋龙松，张洪波，等:高粘沥青 SMA 13 试验段路用性能试验研究总第 347 期原材料试验分析两种沥青三大指标及粘度，并对沥青 TFOT 后残留物进行分析1。试验结果如表 1所示。表 1高粘沥青与 SBS 改性沥青原材料试验试验项目单位高粘沥青SBS 改性沥青技术要求试验方法针入度(25，100 g，5 s)0 1 mm4557实测T06042011针入度指数 PI0 54042 03软化点 TB69569560T06062011密度(15)g/cm310531036实测T06032011动力黏度(60)Pas13 0005 1705 000运动黏度(135)Pas105225实测T06252011运动黏度(177)Pas14210 20闪点299303230T06112011弹性恢复(25)%919575T06622000TFOT 后残留物质量变化%047014 10T06092011针入度比(25)%67171665T06042011由表 1 试验结果可知:相比较 SBS 改性沥青，高粘沥青具有更高的粘度。尤其是高粘沥青 60 动力黏度远大于 SBS 改性沥青和技术要求。结合以往工程经验2 4 和目标配合比结果，对高粘沥青 SMA 13 生产配合比进行验证分析。通过在设计油石比下检测混合料马歇尔体积指标。试验结果如表 2 所示。根据生产配合比的马歇尔试验结果，结合目标配合比的设计油石比，本次生产配合比确定 6 1%为基准油石比。在此基础之上进行 0 3%下的马歇尔稳定度试验。击实温度采用 175 185，试验结果如表 3 所示。表 2设计油石比马歇尔体积指标级配类型油石比/%毛体积相对密度/(g/cm3)理论最大相对密度/(g/cm3)空隙率VV/%矿料间隙率VMA/%饱和度/%SMA 1361250526063916 376 2要求3 0 4516070 80表 3马歇尔稳定度试验结果油石比/%空隙率/%毛体积相对密度/(g/cm3)矿料间隙率/%最大理论相对密度/(g/cm3)饱和度/%稳定度/kN流值/01 mm584 824911657261770971743365613 925051634260676251593394643 025181614259581601373411要求3 0 4 516 070 80620 50根据表 3 试验结果，及各项体积指标与油石比的关系，结合相关工程经验，本次设计油石比最终取 6 1%。2室内试验分析2 1浸水马歇尔试验浸水马歇尔试验是评价沥青混合料受水损害的重要手段5。通过非条件和条件马歇尔稳定度、流值评价沥青混合料抵抗水损害剥落能力，用来评价沥青混合料水稳定性6 8。通过浸水马歇尔试验评价混合料水稳定性，验证配合比设计结果。试验结果如表 4 所示。表 4浸水马歇尔试验结果混合料类型非条件/05 h条件/48 h空隙率/%马歇尔稳定度/kN流值/01 mm空隙率/%浸水马歇尔稳定度/kN流值/01 mm残留稳定度MS0/%要求/%改性 SMA 134 039 212484142111 8995385高粘 SMA 133 939 615403943014 5694685根据试验结果，在最佳沥青用量下，高粘沥青SMA 13 和改性沥青 SMA 13 各项试验结果均满足技术要求。试验结果表明，高粘沥青 SMA 13 抗水损害性能良好，满足技术要求。11总第 347 期黑龙江交通科技第 1 期2 2马歇尔试验通过马歇尔试验测试混合料体积指标和稳定度、流值，验证改性沥青 SMA 13 和高粘沥青 SMA13 配合比9，10。试验结果如表 5 所示。由表5 试验结果可知，两种 SMA 13 混合料马歇尔试件各项体积指标均满足技术要求。且高粘沥青 SMA 13 稳定度和流值均高于改性沥青。2 3抽提试验对试验段现场高粘沥青 SMA 13 和改性沥青SMA 13 混合料进行取样，并在室内进行混合料抽提试验。试验结果见表 6 所示。表 5马歇尔试件各项试验结果级配类型毛体积相对密度/(g/cm3)理论最大相对密度/(g/cm3)空隙率VV/%矿料间隙率VMA/%饱和度/%稳定度/kN流值/01 mm改性 SMA 1325082 6073816176 41451357高粘 SMA 1325022 6043916576 21593394要求39 1016 3 1070 80620 50表 6抽提试验结果要求油石比/%通过筛孔(mm)百分率/%16132954752361 18060 30 150075改性 SMA 13589100943663302081731512610 979高粘 SMA 1361710089659728721918515612917控制上限631009665730623191741614411控制下限69688577226171311410847由表6 试验结果可知，对改性沥青 SMA 13 而言，油石比偏低，低于控制范围下限 0 01%个点。级配曲线偏上限，其中 9 5 mm 通过率超出控制范围上限 0 6%个点，级配偏细。高粘沥青 SMA 13混合料的油石比及级配均满足技术要求。3试验段分析3 1碾压温度本次试验段为 249 省道宿迁段，在生产过程中，对沥青混合料出料温度进行抽查，共抽检了 5车运料车的混合料温度，检测温度如表 7 所示。出料温度在 185 190 之间，沥青混合料的碾压温度基本满足要求11，12。在生产过程中，沥青加热温度偏低，由于是高粘沥青，沥青较粘稠，沥青泵抽取沥青的时间较长，增加了每盘混合料的生产周期，影响了拌和楼的生产效率。由于高粘沥青不易存储时间较长，且加热温度较高(加热温度适宜 175 185)，沥青在存储的过程中会出现温度下降、离析现象，影响成品混合料的品质，建议高粘沥青坚持“随到随用”的原则。表 7沥青混合料出料温度检测检测点12345温度/1901871871851873 2厚度及压实度在试验段试铺碾压完成后13，对试铺段改性沥青 SMA 13 和高粘沥青 SMA 13 上面层进行了取芯、渗水试验，并检测旋转压实、毛体积、理论压实度和密度，试验结果如表 8 所示。表 8路面芯样厚度及压实度混合料类型测点厚度/cm密度/(gcm3)标准密度/(gcm3)理论最大相对密度/(gcm3)压实度/%毛/马毛/理测点 134250499896测点 2332506999961改性 SMA 13测点 335250925082 607100962测点 43225151