钢桥面铺装浇筑式沥青混合料配合比设计研究

分类号:U41;U210710-2009121273硕士学位论文钢桥面铺装浇筑式沥青混合料配合比设计研究张博导师姓名职称韩森教授申请学位级别工学硕士学科专业名称道路与铁道工程论文提交日期2012年6月4日论文答辩日期2012年6月9日学位授予单位长安大学StudyonmixdesignoftheGussasphaltinsteeldeckpavementADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:ZhangBoSupervisor:Prof.HansenChang’anUniversity,Xi’an,Chinai摘要浇注式沥青混合料是一种典型的悬浮密实型结构,它的材料特性可简单表述为四高一低:高粘度的沥青结合料、高含量的沥青结合料、高含量矿粉、高粉胶比、低含量粗集料。浇注式沥青混凝土可以有效的抵抗由钢板局部挠曲变形在铺装层中产生的应力,对钢桥面板具有优良的粘结性、随从性。在常温与低温条件下,由于存在有非常充分的沥青胶浆,而沥青胶浆仅作为颗粒之间的膜体存在于混合料之中,起到了“骨架”的作用,这与普通沥青混凝土以粗集料为骨架完全不同。因此浇注式沥青混凝土具有良好的低温抗裂性能和抗疲劳性能。本文在配合比设计时主要考虑在较小程度影响混合料其他性能的条件下提高其高温稳定性。主要通过研究不同沥青结合料、外掺剂对浇注式沥青混合料的影响,确定出合适的沥青结合料和外掺剂种类及其最佳用量范围。在此基础上进行浇注式沥青混合料配合比设计研究,并通过复合结构分析浇注式沥青混合料钢桥面铺装结构的路用性能。本文目的在于通过研究影响浇注式沥青混合料性能的各因素,设计出具有良好性能的浇注式沥青混合料,解决浇注式沥青混合料高温稳定性差的问题。使其性能优于现有的钢桥面铺装结构体系,能解决重载、超载等交通条件下钢桥面铺装的耐久性问题。关键词:浇注式沥青混合料,配合比设计,沥青结合料,外掺剂,路用性能iAbstractTheGussasphaltisakindoftypicaluspend-densestructure,Itcanbesimplyexpressedoffourhigherandonelower:highviscosityofasphaltbinder,amountlargeofasphaltbinder,Highcontentofmineralpowderandlowcontentofcoarseaggregate.It’sstrengthmainlydependsonthetheasphaltrubberpasteandstuffinginteracttoproducecohesion.Andcaneffectivelyresiststressinpavinglayercausedbythelocalbucklingdeformationbysteelplate.SotheGussasphaltconcretehasexcellentcohesiveness,wentafterperformancetosteelbridgepanel.Innormaltemperatureandlowtemperatureconditions,BecausethereareveryfullofasphaltmortartoCreatea"framework"role,thisisdifferentofnormalasphaltconcretetoformframeworkwithcoarseaggregate,Andasphaltmortaronlyasthemembranebetweenparticlesexistsinthemixture,SotheGussasphalthasexcellentthelowtemperaturecrackperformanceandanti-fatigueperformance.Thispaperbasedonthemixturedesignofmainconsiderationwheninsmallerimpactmixtureotherperformanceconditionsimprovetheirhightemperaturestability.Mainlythroughresearchdifferentasphaltbinder,additivestoinfluenceoftheGussasphaltconcrete,Todeterminetherightcombinationofasphaltmaterialandtheadditiveagenttypeandscopeofthedosage.BasedonthistoresearchtheGussasphaltconcretemixdesign,AndthroughthecompositestructuretoanalysistheWay-useperformanceofgussasphaltinsteeldeckplatepaving.TheobjectiveofthispaperistothroughtheresearchofinfluencepouringtypetheperformanceoftheGussasphalttodesigntheGussasphaltwhichhasthebetterperformance,andtoresolvetheproblemofbadhightemperaturestability.Maketheperformancemorethanexistingsteeldeckplatepavingstructuresystem,Cansolvetheheavytrafficconditions,overloadingofthedurabilityofsteelbridgedeckpavement.Keywords:Gussasphalt;mixdesign;asphaltbinder;adjustingagent;roadperformanceii目录第一章绪论(11.1问题的提出及研究意义(11.1.1问题的提出(11.1.2研究意义(21.2国内研究现状(31.2.1国外研究现状(31.2.2国内研究现状(71.3主要研究内容(81.4技术路线(9第二章原材料技术性质分析(112.1沥青结合料(112.1.1特立尼达湖沥青(112.1.2基质沥青(122.1.3改性沥青(132.2集料(132.3矿质填料(152.4改性剂和外掺剂(15第三章沥青结合料设计研究(183.1概述(183.1.1国外沥青结合料研究(183.1.2国内沥青结合料研究(203.2不同沥青结合料对浇注式沥青混凝土性能的影响(203.2.130#基质沥青掺不同比例TLA对浇注式沥青混凝土性能的影响(233.2.250#基质沥青掺不同比例TLA对浇注式沥青混凝土性能的影响(253.2.370#基质沥青掺不同比例SBS改性沥青对浇注式沥青混凝土性能的影响(273.3最佳沥青结合料的确定(293.4结论(30第四章外掺剂设计研究(324.1概述(324.2sasobit对浇注式沥青混合料性能影响研究(324.3粒化聚合物对GA-10混合料性能影响研究(364.4结论(38第五章GA-10混合料配合比设计研究(40iii5.1概述(405.2级配选择设计(415.2.1各国GA-10级配范围(415.2.2GA-10混合料级配设计(425.3油石比对浇注式沥青混合料性能的影响(445.4路用性能研究(465.4.1高温稳定性(475.4.2低温抗裂性(495.5结论(50第六章试验路施工(516.1工程概况(516.1.1气候条件(516.1.2交通条件(526.1.3几何特征(526.1.4钢桥面板结构参数(536.1.5项目使用条件及桥面沥青铺装设计要求(536.2方案介绍(536.3前期准备工作(546.3.1原材料及技术指标(546.3.2目标配合比设计(566.3.3生产配合比设计(576.3.4混合料性能比较(596.4浇注式沥青混凝土施工工艺(596.4.1施工前准备(596.4.2浇注式沥青混合料的拌和(606.4.3浇注式沥青混合料的运输(606.4.4浇注式沥青混合料的摊铺(616.4.5接缝及边界处理(636.4.6EMU-100高强水性粘结剂(656.5试验路检测(65第七章主要结论及进一步研究建议(65主要结论(65进一步研究建议(67参考文献(68致谢(71iv第一章绪论1.1问题的提出及研究意义1.1.1问题的提出随着我国经济的发展,交通量的不断增加,我国交通事业也随之不断发展。为了满足交通发展的要求,越来越多的大跨径钢桥相继建成。大跨径钢桥桥面系结构采用了纵横加劲梁的正交异性钢板体系,因其具有侧向抗风能力强、自重轻等优点而被广泛应用于现代大跨径桥梁建设中。目前已建的虎门大桥、重庆长江鹅公岩大桥、重庆菜园坝长江大桥、汕头磐石大桥,厦门海沧大桥,江阴长江大桥、安庆长江大桥、南京长江二桥、汉斜拉钢桥以及润扬长江大桥等均采用了正交异性钢桥面板。正交异性钢桥面板体系刚度较低,桥面板在荷载作用下的振幅和变形较大,铺装层在振动荷载作用下性能衰减更快。大跨径桥梁通常建在跨江、跨河地域,昼夜温差悬殊、湿度较大、气候冬夏温差很大,钢箱梁由于钢材料的特殊性容易受到外界温度变化的影响。而且钢桥的钢箱梁多为封闭式结构,在夏天温度较高的季节桥面钢板的实测温度可达70℃甚至更高。因此正交异性钢板体系的这些特点对钢桥面铺装层的性能提出了更高要求。尤其在我国,由于超载、重载交通的存在,使得我国的钢桥面铺装面临着严峻的考验。普通的密级配沥青混凝土被最早应用于正交异性板钢桥面铺装中。但由于恶劣的使用条件,特别是重载交通的增加,使其发生了大量的破坏,主要破坏形式为车辙、坑槽、推拥、开裂、脱层等。近年来随着铺装技术的发展,钢桥面铺装性能得到了很大的改善,但是高温稳定性和抗疲劳性能的提高依然钢桥面铺装层亟待解决的问题。因此,越来越多的工程技术人员对钢桥面铺装层出现问题引起了高度重视,尤其是重载交通使用条件下的钢桥面铺装技术被称之为“世界难题”。从铺装材料和施工方法角度来分,目前世界上主要采用的桥面铺装方案有4类:①以德国、日本为代表的高温拌和浇注式沥青混凝土(gussasphalt方案;②以英国为代表的沥青玛蹄脂混凝土(masticasphalt方案(实际上也是浇注式沥青混凝土,只是铺装厚度和工艺与日本有所不同;③德国和日本等国近期采用的改性沥青SMA方案(stone-masticasphalt;④以美国为代表的环氧树脂沥青(epoxyasphalt混凝土方案。其中浇注式沥青混凝土这种铺装方案具有以下优点:(1能够与钢桥面板保持很好的粘结性,并起到保护作用;(2能够与钢桥面板保持很好的追从性,并且不易疲劳;(3具有较好的耐久性;(4质量轻。由于浇注式沥青混凝土具有以上所述的优点,因此被广泛应用于大跨径桥梁钢桥面铺装结构中。混合料配合比设计是综合平衡沥青混合料性能的关键技术之一,合理的设计方法与设计参数是取得这种综合平衡的关键。从世界各国的实际情况来看,各国均采用不同的设计方法进行浇注式沥青混合料的设计。德国浇注式沥青混合料配合比设计是采用贯入量试验进行,同时采用汉堡试验进行检验;日本浇注式沥青混合料配合比设计采用刘埃尔流动度、贯入量、动稳定度与低温弯曲应变四项指标进行;英国浇注式沥青混合料配合比设计是采用球硬度数、45℃车辙试验进行;前苏联浇注式沥青混合料配合比设计则采用贯入量试验与马歇尔试验进行。而我国国内尚无浇注式沥青混合料拌制方法与成型工艺规范,浇注式沥青混合料配合比设计主要是参照国内外特别是日本德国的技术规范。因此,我国应在借鉴世界其他国家浇注式沥青混合料设计经验的基础上,提出符合我国条件的浇注式沥青混合料设计方法。1.1.2研究意义浇注式沥青混合料特殊的结构特点,决定了其具有良好的低温抗裂性和抗疲劳性能,但高温稳定性相对较差。针对浇注式沥青混合料高温性能差的问题,研究和采用新的方法或材料对其配合比设计进行改善是非常有必要。大量的研究表明,浇注式沥青混合料高温稳定性不足主要有以下几个原因:(1沥青粘度和软化点偏低;(2沥青含量偏高,导致自由沥青剩余偏多;(3粗集料中主骨料偏少,在混合料中缺乏主骨料抗剪能力;(4在相对多的自由沥青中,矿粉的含量显得偏少,难以发挥沥青胶结强度。西(安铜(川高速公路是西安以北唯一的南北向快速通道和公路大动脉,渭河大桥属于西铜高速公路改扩建工程中的一部分,西铜改扩建工程是沿原有线路增修的一条货运专线,实行客货分流通行,随着陕北重化工基地的石油、煤炭外运,近年来,西铜高速公路车流量持续上升,货运车辆比例不断增加。因此良好的浇注式沥青混合料性能在交通量迅猛增长特别是重载交通荷载条件下,可以延长西铜高速公路钢桥面铺装的使用寿命,减少桥面铺装的维修。根据国内外钢桥面铺装己有的科研成果,特别是浇注式沥青混凝土的使用效果,针对国内外钢桥面铺装在恶劣条件下出现的世界性难题,研究浇注式沥青混凝土配合比设计,设计出性能良好的钢桥面铺装结构体系,能很好的解决西铜高速公路重载、超载交通条件下钢桥面铺装的耐久性问题。总之,提高浇注式沥青混合料高温稳定性能已成为钢桥面铺装技术研究的关键领域之一。浇注式沥青混合料由于特有性能被广泛应用于钢桥面铺装技术中,具有良好高温稳定性的浇注式沥青混合料性能在满足重载交通条件,延长大跨径钢桥的使用寿命,具有十分重要的意义,为浇注式沥青混合料性能的研究和钢桥面铺装技术的发展提出一个新的思路。1.2国内研究现状1.2.1国外研究现状浇注式沥青混凝土(Gussasphalt在概念和渊源上可简单解释为“浇入式沥青混凝土”。法国、英国以及地中海沿岸的国家习惯于用材料特性命名这种材料,称之为沥青玛蹄脂,国内有些学者也翻译为嵌压(碾压式(浇注式沥青混凝土。与其它材料相比,浇注式沥青混凝土的特点是在高温状态下(约220~250℃下进行拌合,混合料流动性大,摊铺时依靠自身的流动性成型密实,不需要碾压,只需要用摊铺整平机具即可完成施工。浇注式沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用始于英国,在德国和日本得到发展。1929年修建的苏丹尼罗河大桥是世界上最早采用特立尼达湖沥青(TLA修筑浇注式沥青混凝土桥面铺装的桥梁。由于其独特的防水性能、抗老化性能、抗疲劳性能以及对钢桥面板优良的追从性和粘结性能,在国外浇注式沥青混凝土被广泛应用于桥面铺装,具有代表性的有德国的Oberkasseler桥、英国亨伯尔桥、法国诺曼底大桥、瑞典霍加库斯藤大桥、丹麦大贝尔特东桥、日本明石海峡大桥和多多罗大桥等。(1德国浇注式沥青混凝土的德国原文为Guβ,原是“河流”之意,引申为“浇注流淌”。1917年德国开始进行研究开发浇注式沥青混凝土,并将其大量应用于铺面工程和建筑物防水层中。浇注式沥青混凝土在钢桥面铺装中的应用也很成功,通过对Oberkasseler、Mulheim、Zoo等钢桥的调查发现浇注式沥青混凝土铺装的性能优异。近年来,浇注式沥青混凝土主要应用在大型停车场和城市人行街道等市政工程中。浇注式沥青混凝土在德国一般采用针入度为20~50(0.1mm的直馏沥青掺15%~35%的TLA。德国浇注式沥青混凝土在级配上有自己的特色,但在集料要求方面没有特别之处。从级配方面看,德国浇注式沥青混凝土级配分为粗、中、细三个等级(0/5、0/8、0/11,粗级配应用于其他表面需求较粗糙的地方或摩擦层,因此其应用范围相当广。中间级配多应用于屋外停车场等,细级配多半应用于室内防水层或屋顶防水层。在混合料配合设计上主要依据贯入量试验。德国浇注式沥青混凝土配合比设计所用沥青指标和级配范围如表1.1和1.2所示。表1.1德国混合沥青技术标准表1.2德国浇注式沥青混合料适用级配(2日本欧洲发明了浇注式沥青混凝土,日本则使这种混合料及其技术得到全面深入的发展及推广。1950年日本开始研究钢桥面铺装,并于1955年首次将两层的沥青混凝土铺装应用于东京都的新六桥,1956年日本以多田宏行先生为代表的铺装专家在从德国引进相应的技术后,根据日本本国的特点,对德国浇注式沥青混凝土的相应的技术及材料组成标准进行了比较大的调整,最终形成了符合日本国情的一整套技术,并且将相关的钢桥面铺装技术规范在1961年沥青铺装纲要中做了公布。日本研究认为,湖沥青掺量过多会导致施工拌和困难,并会使混合沥青的脆性变大,低温性能降低,因此日本主张减少胶结料中湖沥青的比例。同时建议采用标号较低的20#~40#直馏石油沥青以防止混合沥青的针入度过大。在混合料级配方面,日本研究认为过细的级配不利于高温抗车辙,会使混合料的流动性过大,因此,日本给定了浇注式沥青混凝土级配范围。对浇注式沥青混凝土的细集料、粗集料以及预拌碎石有具体的要求。浇注式沥青混合料配合比设计主要依据刘埃尔流动度试验、贯入量试验、动稳定试验以及极限弯曲试验进行材料设计和性能评价。日本浇注式沥青混凝土配合比设计所用沥青指标和级配范围如表1.3和1.4所示。1.3日本沥青技术规范要求1.4日本浇注式沥青混合料的级配范围(3英国英国道路运输研究协会在20世纪50年代早期时就对此作了广泛的研究,目的是为了寻找一个合适的铺装结构:①是否能与钢桥面板保持很好的粘结性,并且起到保护作用;②是否能与钢桥面板保持很好的追从性,并且不会产生疲劳;③是否具有较好的耐久性;④是否很轻便。英国浇注式沥青混凝土将沥青胶结料、细集料和粗集料按一定的比例配制而成。沥青胶结料采用60#~70#普通石油沥青掺配一定比例的湖沥青拌制而成,湖沥青的掺配比例一般较高,为50%~70%。表1.5为英国沥青技术指标。英国浇注式沥青混凝土对细集料、粗集料以及预拌碎石也有具体的要求,如表1.6和1.7所示。对混合料设计主要以硬度数、轴向加载3600次永久应变、轮辙深度以及车辙率、间接拉伸试验等进行材料设计和性能评价。1.5英国沥青技术指标注:S级:B型和T50型用于街道、停车场顶部、人行道以及其他类似用途;H级:T50型用于汽车站或者交通非常繁忙的道路路面。1.6英国集料级配的技术标准1.7英国预拌碎石技术要求1.2.2国内研究现状我国二十世纪90年代引进了浇注式沥青混凝土技术,对浇注式沥青混凝土的研究尚处于起步阶段。根据其材料特性和组成原理,通过专家讨论,命名为“浇注式沥青混凝土”,意思是高温拌和式摊铺流淌的沥青混合料。浇注式沥青混凝土在我国的工程应用主要为台湾省的高屏溪大桥和新东大桥以及江阴长江大桥和香港青马大桥。1997年台湾引进日本的上层改性沥青密级配,下层浇注式沥青混凝土的铺装结构与方案,并在日本工程技术人员主持下完成了高屏溪大桥和新东大桥两座钢桥的桥面铺装工程,随后台湾建工学院、台湾中央大学等高校的科研人员在借鉴、吸收国外尤其是日本的技术与经验的基础上,通过系统的室内试验研究与室外试验段验证,设计出了针对我国台湾省夏季持续高温、湿润多雨的季节性气候下的浇注式沥青混合料。江阴大桥和香港青马大桥的桥面铺装结构都是采用英国单层沥青玛蹄脂混凝土铺装结构。1999年江阴大桥建成并通车几个月后,铺装层表面随即产生较为严重的车辙和较多的纵向裂缝。导致江阴大桥桥面铺装破坏的主要原因是铺装层材料的疲劳性能与高温稳定性较差以及大量通行的重载车和超载车等。青马大桥通车前后桥面出现鼓包,经修复后至今运营状况良好。经分析,鼓包的原因可能与施工时局部钢板表面结露有关。在欧洲、日本浇注式沥青混凝土的成功应用在很大程度上反映该材料具有很好的低温性能。该混合料是否能满足我国南方夏季持续高温的大陆季节性气候与十分严重的超载交通状况,需要大量的室内试验研究与试验路论证。由于国内尚无浇注式沥青混合料拌制方法与成型工艺规范,浇注式沥青混合料的配合比设计主要参照国外特别是日本、德国的技术规范。在合理吸取世界上其他国家浇注式沥青混合料设计经验的基础上,东南大学桥面铺装课题组经过大量的室内试拌,形成了我国浇注式沥青混合料配合比设计方法。东南大学桥面铺装课题组结合润扬大桥试验桥浇注式沥青混合料桥面铺装和江阴大桥钢桥面铺装试验段研究和工程实践提出浇注式沥青混合料设计指标及技术要求的建议值,如表1.8所示。表1.8浇注式沥青混合料的设计指标及其技术要求(建议值*冻融劈裂强度比1.3主要研究内容尽管世界各国浇注式沥青混合料配合比设计方法不尽相同,但是各国的设计方法都旨在提高浇注式沥青混合料的路用性能。由于浇注式沥青混合料是典型的悬浮密实结构,存在大量的细集料,将粗集料挤开,使大颗粒不能形成骨架,而较小颗粒与沥青胶浆占主导地位,混合料的强度主要依靠沥青与矿料的粘结力和沥青的内聚力,这种混合料结构强度受沥青性质及其状态的影响较大。由于浇注式沥青混合料的低温抗裂性和抗疲劳性能较普通沥青混合料有很大的改善,但其高温抗车辙性能较差,通过分析浇注式沥青混合料的结构特点,本课题的主要研究目的是在不影响浇注式沥青混合料其他性能的前提下,提高其高温稳定性。本课题通过分析比较,确定影响浇注式沥青混合料性能的各种因素,研究各因素对浇注式沥青混合料性能的影响,确定影响浇注式沥青混合料中各因素的最佳比例,继而进行配合比设计;并比较分析三种浇注式沥青混合料钢桥面铺装结构的路用性能;最后进行试验路研究。主要研究内容如下:(1沥青结合料对浇注式沥青混合料性能的影响研究通过对30#基质沥青掺不同比例湖沥青组成的混合沥青、50#基质沥青掺不同比例湖沥青组成的混合沥青和70#基质沥青掺不同比例的SBS制成的改性沥青这三种沥青结合料的研究,分析沥青结合料对浇注式沥青混合料性能的影响,并确定最佳沥青结合料。(2外掺剂对浇注式沥青混合料性能的影响研究本文通过参照国内外浇注式沥青混合料配合比设计的经验以及我国浇注式沥青混合料的实体工程,选用了sasobit和粒化聚合物两种外掺剂。研究两种外掺剂对浇注式沥青混合料性能的影响规律,并确定外掺剂的最佳用量。(3浇注式沥青混合料配合比设计本文在确定了沥青结合料和外掺剂的条件下,进行GA-10配合比设计。设计内容包括:初选级配和油石比,确定最佳油石比,配合比验证(路用性能测试。(4试验路研究根据本文的浇注式沥青混合料设计方法,对西铜高速公路钢桥面铺装所用的浇注式沥青混合进行设计和施工,并检验使用效果。1.4技术路线根据研究内容,本课题制定的研究路线如图1.1所示。图1.1课题研究路线第二章原材料技术性质分析2.1沥青结合料浇注式沥青混合料是一种非常典型的悬浮密实型沥青混合料结构,它的特点是采用连续级配,含有较多的细集料,粗集料很少且粗集料不能够形成骨架结构,由矿粉沥青构成的胶浆数量丰富,混合料强度主要依靠自身内聚力,沥青性质及其状态对混合料结构强度影响较大。浇注式沥青混合料中沥青结合料的含量一般都在8%左右,沥青结合料的性质在很大程度上影响着浇注式混合料的性能。本文参考德国、日本和我国以往实体工程的经验选用道路石油沥青和特立尼达湖沥青(TLA作为主要结合料进行研究。2.1.1特立尼达湖沥青特立尼达湖沥青(TrinidadLakeAsphalt是一种非常著名的天然沥青,产于加勒比海特立尼达的沥青湖。据检测,特立尼达湖沥青中的地沥青约占53%~55%,矿物质占35%~39%,一些挥发物质合成的水和有机质约占9%~10%;其中可溶性沥青中的沥青质含量为36%,比普通沥青要高6~10倍,氮含量很高,几乎不含蜡;矿物质主要由石英和粘土矿物组成,且非常精细,90%的颗粒直径小于75μm,44%的颗粒直径小于10μm。特立尼达湖沥青中还含有大量的芳香类化合物,它们中的很大一部分处在相对稳定的变化体系中,这种结构是特立尼达湖沥青在复杂的地质作用过程中形成的。特立尼达湖沥青有限公司的研究认为,特立尼达湖沥青是一种凝胶结构,表面张力较高,由于特有的胶体结构,使其很容易与普通石油沥青混合,从而使掺有特立尼达湖沥青的普通石油沥青的温度敏感性会显著降低。浇注式沥青混凝土中由于含有较多的矿粉和沥青,并且细集料多,一般基质沥青或聚合物改性沥青很难保证其较好的高温稳定性,TLA由于其具有优良的特性,被广泛应用于浇注式沥青混合料。因此,本研究亦选用TLA作为胶结料的主要组成部分,选用的TLA技术性质试验结果如表2.1所示。表2.1TLA技术性质试验结果我国规范中对TLA的技术性质没有做出要求,由于我国浇注式沥青混合料配合比设计方法主要参考日本的经验,所以本文查阅日本沥青技术规范,TLA的各项指标均符合日本沥青技术规范。2.1.2基质沥青各国对于基质沥青的选择存在很大的差异,德国通常采用B45级(25℃针入度为35~50甚至B25级(25℃针入度为20~30的基质沥青;日本通常采用标号较低的20#~40#直馏石油沥青作为基质沥青;英国通常采用60号#~70#普通石油沥青作为基质沥青。本文为了研究基质沥青对混合料性能的影响,选用KLMY-A-30#、KLMY-A-50#、以及SK-A-70#三种沥青进行相关性能对比试验,以便推荐合适的基质沥青。基质沥青技术性质测试结果如表2.2所示。表2.2基质沥青技术性质试验结果由试验结果可以看出,这三种基质沥青的试验结果均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004中对基质沥青技术性质要求。2.1.3改性沥青SBS改性沥青以其优良的性能被广泛采用于高速公路,近几年来,浇注式沥青混凝土也普遍采用SBS改性沥青作为胶结料。本研究选用SK-A-70#基质沥青和不同掺量SBS制备改性沥青进行试验,以便后续研究评价不同胶结料对混合料性能的影响。改性沥青技术性质试验结果如表2.3所示。表2.3SBS改性沥青技术性质试验结果从试验结果可以看出:(1四种掺量的SBS改性沥青技术性质均满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004中对改性沥青性质的要求。(2随着SBS掺量的增加,针入度减小,运动粘度增大,高温性能提高。但是虽然SBS可以有效提高沥青的高温性能,但当掺量超过一定值后,低温性能降低幅度较大。2.2集料集料是组成沥青混合料的重要组成部分,在浇注式沥青混合料的整个体积中,至少有三分之二是集料。所以,矿质集料的性质对浇注式沥青混合料的性能有着非常重要的影响。在浇注式沥青混凝土中,集料的物理力学性质与岩性影响着沥青结合料与集料的粘附性、沥青混凝土结构的稳定性以及路面的抗滑性能。我国现行规范以2.36mm的直径界定粗细集料粒径,粗集料一般包括破碎砾石、碎石等。细集料包括机制砂、天然砂和石屑。集料应选用耐磨、坚硬致密、颗粒形状较好,并且与沥青结合料有良好的黏结性能的一致石料。此外粗集料表面应具有粗糙的纹理结构。浇注式沥青混合料所用集料的最大粒径一般应小于13.2mm,混合料中粗集料含量大约为25%,细集料含量大约为50%,填料含量大约为25%。因此,细集料的性质在很大程度上影响着浇注式沥青混凝土的性能。天然砂一般比较坚硬,而且颗粒形状成椭圆形,与沥青的粘附性较差,会降低浇注式沥青混合料的高温稳定性,对高温抗车辙不利。因此,一般情况下不采用天然砂。但考虑天然砂对浇注式沥青混凝土的施工和易性的有利影响,如果采用,须对天然砂的掺加量进行限制,一般情况下,天然砂与机制砂的用量比不得超过2:1(质量比。本研究采用的集料选自产于商州的片麻岩,矿料分为A料(9.5-4.75mm、B料(4.75-2.36mm、以及C料(2.36-0mm三个规格,其技术指标和筛分结果分别如表2.4和表2.5所示。表2.4粗、细集料技术性质试验结果表2.5粗、细集料筛分结果2.3矿质填料矿粉填料是浇注式沥青混合料中一个很重要的组成部分,VPPuzinauskas提出矿粉填料有两个方面的作用,第一,矿粉填料是矿料的部分,可以填充矿料间隙。第二,矿粉填料加入到浇注式沥青混合料后,悬浮在沥青中,与沥青相互作用形成沥青胶浆,减少自由沥青数量,这是影响沥青混合料性质的根本原因。矿质填料的加入改变了沥青结合料的性质和沥青结合料的粘稠度,形成的胶浆决定和影响沥青混合料的低温特性、高温特性、粘附性以及疲劳耐性能。浇注式沥青混合料中矿粉占到很大一部分比例,通常为沥青的2.5~4倍。各国对矿粉用量要求都在25%左右,也就是说,浇注式沥青混合料中矿粉大约占到四分之一。因此矿粉的性质是影响混合料性质的一个很主要因素,本研究选用产自商州的石灰石矿粉,其技术指标如表2.6所示。表2.6矿粉的技术性质试验结果2.4改性剂和外掺剂SBS为苯乙烯—丁二烯—苯乙烯嵌段共聚物。作为一种热塑性弹性体,SBS兼具塑料与橡胶的特性,加热熔融后容易与沥青混合,在温度降低后可以恢复其弹性体特性,而且在道路的使用温度范围之内,SBS具有非常高的弹性和机械强度,在较高的拌和温度下粘滞度较低,SBS熔融后在沥青中可以形成网状结构,从而使沥青的力学性能发生改变,因此作为沥青的改性材料SBS是相当适合的。本文选用了SBS改性沥青,其中SBS技术性质如表2.7所示。第二章原材料技术性质研究表2.7SBS技术性质Sasobit是在德国出现了一种新型的沥青改性剂,它主要从煤和天然气中提取得到,是一种高分子量的合成脂肪烃,分子链长度在C40~C120之间。它的熔点一般高于普通石蜡,在110~120℃左右。能够降低沥青的高温粘度,易于施工,同时还能提高沥青混合料的高温性能。本研究选用的sasobit如图2.1所示,其技术性质如表2.8所示。图2.1sasobit表2.8sasobit技术性质长安大学硕士学位论文粒化聚合物是我国自主研发的一种抗车辙添加剂,它能提高沥青混合料的高温稳定性。粒化聚合物表面呈灰黑色的扁平状固体颗粒,由多种高分子聚合物和其他成分合成的沥青混合料添加剂,可在常温下保存。根据切割技术的不同,规格一般在5mm左右,在集料干拌时可以根据掺加的比例直接加入,能高效的改善各种类型的沥青混合料的路用性能,主要用于改善沥青混合料的抗车辙能力。本研究选用的粒化聚合物如图2.2所示,其技术性质如表2.9所示。图2.2粒化聚合物表2.9粒化聚合物技术性质第三章沥青结合料设计研究第三章沥青结合料设计研究3.1概述浇注式沥青混合料中沥青用量一般高达8%~9%,是一般AC混合料或SMA混合料沥青用量的1.5~2倍。特立尼达湖沥青(TLA由于其优良的性能被最早用于修筑浇注式沥青混凝土桥面铺装。随着筑路材料的不断改善,钢桥面铺装修筑技术的不断发展,浇注式沥青混凝土所采用的沥青结合料也在不断地变化。当今世界各国所用沥青结合料可以分为三类:一类是低标号基质沥青掺配一定比例的湖沥青;另一类是聚合物改性沥青掺配一定比例的湖沥青;第三类是聚合物改性沥青。随着交通量的不断增加,对钢桥面铺装层的要求也进一步增加。聚合物改性沥青混合料由于其优良的高温性能、低温性能以及抗疲劳性能将成为浇注式沥青混合料的发展趋势之一。3.1.1国外沥青结合料研究(1德国德国浇注式沥青混合料采用的沥青结合料一般为低标号(针入度为20~50(0.1mm的直馏沥青,其中B45级甚至B25级沥青通常作为0/11(S、0/11等类型的浇注式沥青混合料的结合料,并掺配15%~35%的TLA。德国基质沥青与TLA混合后的混合沥青技术标准如表3.1所示。表3.1德国混合沥青技术标准长安大学硕士学位论文(2日本日本研究认为过多的TLA会给拌合和施工带来困难,并且使混合沥青变硬,容易开裂,因此日本建议减少混合沥青中TLA的比例。日本一般采用低标号的20#~40#直馏沥青作为基质沥青,并掺配一定比例TLA。其技术规范对沥青结合料的技术性质要求如表3.2所示。表3.2日本沥青技术性质规范要求(3英国英国浇注式沥青混合料一般采用的沥青结合料为60#~70#(针入度为50~80(0.1mm普通石油沥青作为基质沥青。由于其采用标号较大的基质沥青,为了满足浇注式沥青混合料的高温稳定性和抗变形能力,因此掺配TLA的比例较大,一般在50%~70%左右,大约是德国和日本的2倍。英国沥青技术指标要求如表3.3所示。第三章沥青结合料设计研究表3.3英国沥青技术指标注:S级:B型和T50型用于街道、停车场顶部、人行道以及其他类似用途;H级:T50型用于汽车站或者交通非常繁忙的道路路面。3.1.2国内沥青结合料研究我国采用浇注式沥青混凝土作为钢桥面铺装技术的时间较晚,基本上是在借鉴日本和德国经验上有所发展。为了提高浇注式沥青混凝土的高温稳定性,我国《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》中规定了改性硬质沥青的技术要求如表3.4所示。考虑到天然沥青的缺点,并规定了天然沥青的掺量一般不超过30%。表3.4我国改性硬质沥青技术要求3.2不同沥青结合料对浇注式沥青混凝土性能的影响浇注式沥青混凝土由于所含细集料和矿粉较多(一般为75%,沥青用量较大(一般为8%-9%,低温性能和抗疲劳性能比普通沥青混凝土好的多,一般沥青结合料均能满足《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工技术指南》中对混合料低温抗裂性和疲劳性能的要求,但浇注式沥青混合料易出现高温稳定性差的问题。因此在筛选最佳沥青结合料时,本文主要考虑沥青和混合料的高温性能,即测试指标是沥青的针入度和软化点以及混合料的贯入度及其增量,以此作为控制指标。室内混合料的拌制步骤如下:(1将基质沥青加热到160℃,加入TLA,用高速搅拌器以5000转/min的速度搅拌15min,制成混合沥青。(2将拌和锅预热到235℃,加入集料和沥青,搅拌1min;如果加入粒化聚合物时,先将集料和粒化聚合物一同加入,搅拌1min,再加入沥青搅拌1min。(3加入矿粉,搅拌40min即可。贯入度试验步骤:(1将拌制好的混合料均匀的装入70.7mm×70.7mm×70.7mm的钢制试模中,使试模中混合料顶部中间部分稍微凸出一点,使其冷却后形成比较平整的表面。(2在室温条件下使试件静置自由冷却,并将试件放置在平台上。(3将按规定冷却的试件脱模,将冷却的试件的侧面作为测试面(顶面重新装入钢制试模中。(4将装入试模中的试件放入60℃水浴中保温1h。(5缓慢放下贯入杆,初加荷载为2.5kgf(为贯入杆和承重平台的重量,并同时用秒表开始计时,读取10min时百分表的读数。(6将贯入杆固定,并将百分表的读数清零,在没有冲击力的情况下,将50kg配重砝码轻轻放在承重平台上,记录1min、2min、3min、5min、10min、20min、30min、60min时百分表的读数。(730min百分表的读数即为该试件的贯入度。60min百分表读数减去30min读数即为该试件的贯入度增量。贯入度试验仪器和贯入度试验试件如图3.1和图3.2所示。图3.1贯入度试验仪图3.2贯入度试验试件参照国内外浇注式沥青混合料所用沥青结合料的研究经验以及我国实体工程经验,本文采用表3.1试验方案分析结合料对浇注式沥青混凝土性能影响,以便筛选合适的沥青结合料。表3.5沥青结合料设计试验方案考虑到TLA的掺量较多时会导致混合料的低温性能和抗疲劳性能很差,所以我国《公路钢箱梁桥面铺装设计与施工指南》中要求TLA的掺加比例不超过30%。从表3.5列出的3种基质沥青中选出最优的沥青结合料组合进行比较,最终选出浇注式沥青混合料所用最佳沥青结合料。本研究采用已有实体工程(汕头礐石大桥钢桥面铺装所用浇注式沥青混合料的配合比进行混合料拌制,试验级配如表3.6所示,油石比为8.0%。表3.6汕头礐石大桥浇注式沥青混凝土级配3.2.130#基质沥青掺不同比例TLA对浇注式沥青混凝土性能的影响30#基质沥青分别以70:30、80:20、90:10、100:0的比例和特立尼达湖沥青制成混合沥青,测试混合沥青25℃针入度和软化点。用混合沥青拌制浇注式沥青混合料,测试混合料的60℃贯入度及贯入度增量。各项技术指标变化趋势如图3.3~3.6所示。101520253035010%20%30%25℃针入度/0.1mmTLA比例图3.3掺不同比例湖沥青对30#沥青针入度的影响56586062646668010%20%30%软化点/℃TLA比例图3.4掺不同比例湖沥青对30#沥青软化点的影响00.511.522.533.544.5010%20%30%60℃贯入度/mmTLA比例图3.5掺不同比例湖沥青对混合料贯入度的影响00.050.10.150.20.250.30.350.40.45010%20%30%60℃贯入度增量/mmTLA比例图3.6掺不同比例湖沥青对混合料贯入度增量的影响由图3.3~图3.6可以看出:(1湖沥青的掺入使30#沥青粘度与高温稳定性得到提高,且掺量越大,提高幅度越大。由试验结果可以看出,随着TLA掺量的增加,混合沥青的针入度减小,软化点升高。当TLA所占的比例从0增加到30%时,其针入度从32减小到14,减幅为56.25%;软化点从56.2增加到65.7,增幅为16.9%。从上述分析可以看出,30#基质沥青掺TLA时针入度减少幅度很大而软化点增加幅度较小。(2湖沥青的掺入使浇注式沥青混合料的高温性能得到提高,且掺量越大,提高幅度越大,但当湖沥青掺量超过一定比例时,混合料的流动性极差。由试验结果和变化趋势图可以看出,随着TLA掺量的增加,混合料贯入度和贯入度增量都减小。根据室内试验,当TLA比例增加到30%时,混合料已失去流动性,因此应该排除TLA比例为30%的混合沥青。当TLA所占的比例从0增加到20%时,贯入度从3.83减小到2.58,减幅为32.6%;贯入度增量从0.42减小到0.21,减幅为50%。从上述分析可以看出,随着TLA掺量的增加,混合料的高温抗变形能力提高。但TLA所占的比例不能超过20%,否则浇注式沥青混凝土流动性极差,无法施工。(3TLA由沥青质、树脂和油分及部分不溶物组成,较小的针入度、高软化点及少量矿物质灰分,使得TLA改性沥青在高温稳定性方面有较好的表现。由于TLA沥青成分中沥青质和芳香芬含量较高,这正是石油沥青所缺乏的。同时它常年与环境共存,性质很稳定,因而TLA改性沥青具有良好的高温稳定性。因此随着TLA比例的不断增加,浇注式沥青混合料的高温性能越好。3.2.250#基质沥青掺不同比例TLA对浇注式沥青混凝土性能的影响50#基质沥青分别以70:30、80:20、90:10、100:0的比例和TLA制成混合沥青,测试混合沥青的25℃针入度和软化点。并用混合沥青拌制混合料,测试混合料的贯入度及其增量。变化趋势如图3.7~3.10所示。30354045505560010%20%30%针入度/0.1mmTLA比例图3.7掺不同比例湖沥青对50#沥青针入度的影响5354555657585960010%20%30%软化点/℃TLA比例图3.8掺不同比例湖沥青对50#沥青软化点的影响22.533.544.5010%20%30%60℃贯入度/mmTLA比例图3.9掺不同比例湖沥青对混合料贯入度的影响0.20.250.30.350.40.450.50.550.6010%20%30%60℃贯入度增量/mmTLA比例图3.10掺不同比例湖沥青对混合料贯入度增量的影响由图3.7~图3.10可以看出:(1湖沥青的掺入使50#沥青粘度与高温稳定性得到提高,且掺量越大,提高幅度越大。50#基质沥青掺TLA组成的混合沥青针入度和软化点变化趋势和30#基质沥青掺TLA组成的混合沥青的变化趋势基本相同,当TLA所占的比例从0增加到30%时,其针入度从55减小到37,减幅为32.7%;软化点从53.7增加到59,增幅为9.9%。针入度的减幅和软化点的增幅均小于30#沥青组成的混合沥青。(2由试验结果和变化趋势图可以看出,50#基质沥青掺TLA组成的混合沥青拌制的混合料的贯入度及其增量变化趋势与30#的变化趋势也基本相同,随着TLA掺量的增加,混合料的贯入度及其增量均较小。当TLA所占的比例从0增加到30%时,贯入度从4.04减小到2.31,减幅为42.8%;贯入度增量从0.57减小到0.29,减幅为49.1%。(3究其出现上述现象的原因,就沥青性质而言,30#沥青高温性能优于50#沥青,因此,掺加TLA后,不管是混合沥青的高温性质,还是混合料的高温性能,30#沥青都会高于50#沥青。3.2.370#基质沥青掺不同比例SBS改性沥青对浇注式沥青混凝土性能的影响本研究采用5种不同掺量的SBS改性沥青,SBS掺量分别为0、5%、6%、7%、8%,测试改性沥青的针入度和软化点,并用改性沥青拌制混合料,测试混合料的贯入度及其增量。变化趋势图如图3.11~3.3-13所示。303540455055606505%6%7%8%针入度/0.1mmSBS掺量图3.11不同掺量SBS改性沥青针入度变化22.533.544.555.566.5705%6%7%8%60℃贯入度/mmSBS掺量图3.12不同掺量SBS改性沥青混合料贯入度变化0.20.30.40.50.60.70.805%6%7%8%60℃贯入度增量/mmSBS掺量图3.13不同掺量SBS改性沥青混合料贯入度增量变化由图3.11~图3.13可以看出:(1随着SBS掺量的增加,沥青和混合料的高温稳定性均得到提高。当掺量从7%增加到8%时,混合料的高温稳定性提高幅度很小。随着SBS掺量的增加,改性沥青的针入度减小,软化点均大于90℃,当SBS掺量大于5%时,针入度变化幅度很小。当SBS掺量从0%增加到8%时,针入度从64减小到35,减幅为45.3%;比较混合料的贯入度及其增量试验结果可知:随着SBS掺量的增加,混合料的贯入度及其增量均减小,当SBS掺量从0增加到8%时,贯入度从6.58减小到2.79,减幅为57.6%;贯入度增量由0.72减小到0.35,减幅为51.3%。减小幅度均大于上述两种混合沥青。(2SBS在沥青中可形成网状结构,从而改变了沥青的力学性能,这种网状结构在混合料中起到加筋作用,增加了矿料颗粒之间的相对滑动阻力,从而提高了浇注式混合料的高温抗变形能力。(3从SBS掺量对混合料高温性能的影响可以看出,当SBS掺量从7%增加到8%时,混合料的贯入度从2.89减小到2.79,贯入度增量从0.37减小到0.35,变化很小。考虑SBS掺量的增加会导致造价的增大,并使沥青的改性工艺和混合料的施工难度变大。因此综合考虑,本研究认为7%的SBS掺量优于8%。3.3最佳沥青结合料的确定通过上述不同沥青结合料对浇注式沥青混合料性能的影响分析可以得出:(1对于30#基质沥青和TLA组成的混合沥青,TLA的最佳比例为20%,当TLA的掺加比例大于20%时,混合料失去流动性。因此,建议30#沥青中TLA的比例应小于等于20%,当掺加比例为20%时高温性能优于其它比例。(2对于50#基质沥青和TLA组成的混合沥青,由试验结果可以看出,当TLA掺加比例为30%时混合料的高温性能较20%还有较大的提高。考虑到TLA的掺量较多时会导致混合料的低温性能和抗疲劳性能很差,因此建议50#沥青中TLA的掺加比例应小于等于30%,当掺加比例为30%时高温性能优于其它比例。(3对于70#基质沥青制成的SBS改性沥青,SBS的掺量对混合料的性能有显著的影响。但当SBS的掺量从7%增加到8%时,混合料的高温性能增加的幅度很小,考虑到SBS掺量的增加会导致施工费用和施工难度的增加,并会使混合料的流动性降低,因此建议SBS的掺量不应大于7%,当掺量为7%时高温性能优于其它掺量。由以上分析可以看出:30#基质沥青与TLA的比例为80:20时组成的混合沥青、50#沥青与TLA的比例为70:30时组成的混合沥青以及70#基质沥青与7%掺量的SBS制成的改性沥青所拌制的GA-10具有较好的高温性能,对这三者进行比较,比较结果如图3.14所示。-0.10.40.91.41.92.42.930#50#改性沥青贯入度及其增量/mm沥青种类60℃,mm(60℃,图3.14三种沥青结合料抗变形能力比较由图3.14可以看出,三种沥青结合料的贯入度及其增量相差不大,考虑到钢桥面铺装的特殊条件,对铺装材料的抗疲劳性能和低温抗裂性能要求较高,而TLA改性沥青虽然在一定程度上能提高混合料的抗变形能力,但过多的湖沥青会增加拌和施工的困难,并且使混合沥青的脆性变大,低温抗裂性能和抗疲劳性能降低。所以,在混合料贯入度相差不大的条件下,使用SBS掺量为7%的改性沥青制成的混合料综合性能优于TLA改性沥青。3.4结论通过分析三种沥青结合料对浇注式沥青混合料性能的影响,本章可以得出以下结论:1.30#基质沥青掺配TLA,随着TLA掺加比例的增加,沥青的针入度逐减小,软化点升高;混合料的60℃贯入度和贯入度增量逐渐减小;但当TLA的比例超过20%时,混合料失去流动性,因此,30#基质沥青掺配TLA的最佳比例80:20。2.50#基质沥青掺配TLA,随着TLA掺加比例的增加,沥青的针入度减小,软化点升高;混合料的60℃贯入度和贯入度增量逐渐减小;考虑混合料的低温性能和疲劳性能,50#基质沥青掺配TLA的最佳比例为70:30。3.不同掺量的SBS改性沥青,随着SBS掺量的增加,混合料的60℃贯入度和贯入度增量减小;当SBS掺量大于7%时,混合料的60℃贯入度和贯入度增量减小幅度很小,考虑施工难度和造价,本研究认为SBS的最佳掺量为7%。4.比较上述三种沥青结合料,在考虑高温性能的条件下,三种结合料的性能基本持平,但考虑到钢桥面特殊受力条件以及铺装材料的低温性能和疲劳性能,本研究认为SBS掺量为7%的SBS改性沥青性能最优。第四章外掺剂设计研究4.1概述Sasobit是近年来在德国出现的一种新型沥青改性剂,高温时它能够降低沥青的粘度,使混合料易于施工。同时,还可以提高沥青混合料的高温性能。Sasobit是一种多功能新型的改性剂,常温下它以固态形式(晶体存在于沥青中,从而使沥青的粘度增大;高温时,当沥青的温度超过了sasobit的熔点(110~120℃,一般为115℃温度,sasobit就会溶化,从而降低沥青的粘度,使浇注式沥青混合料的流动性增加。粒化聚合物表面表现出了规整并且良好的纤维结构,内部则类似于交织网,是相互交织在一起的纤维状态。正是因为这种纤维/纤维网络结构约束力的存在,当沥青混合料中存在一定体积纤维状粒化聚合物变形体时,这些变形体相互间联结(搭接、缠绕形成一个立体网状结构—粒化聚合物变形体纤维网,将集料、沥青、矿粉等连接在一起,很大程度上使它们之间的粘结作用增强,这就等同于提高了沥青混合料的粘聚力,从而使沥青混合料的高温抗车辙性能大大地提高。4.2Sasobit对浇注式沥青混合料性能影响研究室内sasobit改性沥青工艺步骤如下:(1取已知质量的SBS改性沥青并加热到140℃;(2称取所需要的sasobit的质量,分次加入到已加热的沥青中;(3搅拌;少量的sasobit可以直接人工搅拌均匀,如果sasobit质量过大,可以用搅拌器搅拌至均匀即可。室内刘埃尔流动度试验步骤:(1将拌合好的混合料沿桶边均匀注入桶内,当达到试验需要的温度后,将支架立于桶的边沿,让试验锤通过支架的导孔垂直置于混合料表面的正中央;(2松开落锤,同时用秒表计时,记录落锤上两个刻度线通过支架导孔的时间间隔,这个时间间隔即为混合料在此时的温度下的流动性,并记录;(3测出210~260℃范围内3~4个不同温度下的流动性;(4施工时混合料的流动性的测试是测试从浇注式专用运输车中放出的混合料的温度和该温度下的混合料的流动性。图4.1流动度试验仪图4.2流动度试验本研究选用5种不同掺量sasobit的GA-10混合料进行试验研究,sasobit的掺量分别为0%、1%、2%、3%、4%(占沥青用量的百分数。采用沥青25℃针入度、5℃延度、135℃运动粘度指标,以及混合料的240℃流动度、60℃贯入度及其增量、-10℃的最大弯拉应变指标来评价sasobit对GA-10混合料性能的影响,试验结果如图4.3~4.8所示。25272931333537390%1%2%3%4%针入度/0.1mmsasobit掺量图4.3sasobit掺量对针入度的影响51015202530350%1%2%3%4%5℃延度/mmsasobit掺量图4.4sasobit掺量对5℃延度的影响2.933.13.23.33.43.53.63.70%1%2%3%4%135℃运动粘度/Pa.Ssasobit掺量图4.5sasobit掺量135℃运动粘度的影响4681012140%1%2%3%4%240℃流动度/Ssasobit掺量图4.6sasobit掺量对240℃流动度的影响22.22.42.62.833.23.43.63.840%1%2%3%4%60℃贯入度/mmsasobit掺量图4.7sasobit掺量对60℃贯入度的影响0.10.150.20.250.30.350.40.450.50%1%2%3%4%60℃贯入度增量/mmsasobit掺量图4.8sasobit掺量对60℃贯入度增量的影响由图4.3~图4.8可以看出:(1随着sasobit掺量的增加,沥青的高温稳定性得到提高,粘度和低温性能降低,且随着sasobit掺量的增加,变化幅度增大。第四章外掺剂设计研究由试验结果可知:随着sasobit掺量的增加,25℃针入度增加,5℃延度减小,135℃运动粘度减小;当sasobit掺量大于2%时,5℃延度急剧减小,且不能满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40—2004对沥青技术指标的要求;135℃运动粘度减小幅度变小。因此,从sasobit对沥青性能的影响来看,sasobit的最佳掺量为1%~2%。(2随着sasobit掺量的增加,浇注式沥青混合料的工作性和60℃抗变形能力得到改善,但低温抗裂性能降低。由试验结果可以看出:随着sasobit掺量的增加,混合料240℃流动度减小,说明混合料的工作性变好;60℃贯入度及其增量减小,说明混合料的高温性能提高;当sasobit的掺量大于2%时,对浇注式沥青混合料的240℃流动性、60℃贯入度及其增量影响较小,而对混合料的-10℃最大弯拉应变影响较大。因此,从sasobit对混合料性能影响来看,sasobit的最佳掺量应小于等于2%。(3结合sasobit自身的特性,对其改善浇注式沥青混合料性能的机理做出以下分析:sasobit是一种类似于“蜡”的合成脂肪烃,在温度为115℃左右时可以融化成液态。由于浇注式沥青混合料的施工温度为(220-240℃,远远高于sasobit的熔点,因此sasobit融化成液态,降低了沥青的粘度,同时增加了混合料的流动性。在常温下,它以固态形式存在于沥青中,所以增大了沥青的粘度和软化点,使得沥青的延度和针入度降低,但是,由于其固态形式的存在,使得混合料60℃贯入度及其增量减小,高温性能增加,因此,采用sasobit改性沥青可以有效解决浇注式沥青混凝土高温性能和施工和易性之间的矛盾。4.3粒化聚合物对料性能影响研究室内试验粒化聚合物的使用方法:将集料和粒化物同时加入拌锅内,搅拌3min,再加入所需质量的沥青搅拌5min,最后加入矿粉,搅拌30min即可。现场施工中粒化物的投放分为机械自动投和放人工投放。机械自动投放可以考虑采用投放颗粒状抗车辙剂或者颗粒纤维的输