导航：安全管理网>> 安全论文>> 建筑安全论文>>正文

基于抗车辙性能提升的复合高模量沥青混合料研究

文档作者：戚林玲龚建君王晓菲吴超2 文档来源： 1.宁波交投公路营运管理有限公司 2.江苏中路工程技术研究院有限公司		更新日期： 2026年08月22日	点击数：
下载地址：点击这里	文件大小： 2.73 MB 共3页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共3页]

本文件共3页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：2.73 MB 共3页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

上一篇：基于探地雷达的公路隧道无损检测与养护管理

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

［2019年第2期］ Research Findings | 研究成果 | ・9・
基于抗车辙性能提升的复合高模量沥青混合料研究
戚林玲'，龚建君S王晓菲'，吴 超2
（1.宁波交投公路营运管理有限公司，浙江宁波315000； 2.江苏中路工程技术研究院有限公司，江苏南京211806）
摘要：为提高高速公路沥青路面抗车辙性能，釆用复合型硬质沥青添加剂和级配设计，通过动稳定度试验和不同温度
下的动态模量试验研究了一种复合高模量沥青混合料，对比分析了不同沥青混合料高低温性能的差异，并运用动态模
量主曲线进行预测分析。研究结果表明：釆用复合型硬质沥青添加剂制备的复合高模量沥青混合料EME-14动稳定度达
11059次/mm,约是普通高模量沥青混合料EME-14动稳定度的1.4倍，SUP-20动稳定度的1.6倍，改性AC-20动稳定度
的「8倍；主线模拟结果显示，相比普通EME-14和改性AC-20,复合EME-14在高温下具有更好的高温稳定性。
关键词：沥青混合料；高模量；复合型添加剂；高温稳定性；动态模量
中图分类号：U414 文献标志码：A 文章编号：2096-2789 （2019） 02-0009-03
通过对不同高速沥青路面车辙检测结果发现，不同
地区的高速公路均存在着程度不同的车辙病害，有关研
究结果显示，*養车辙己成为一种重要的路面病害形式
根据对现役路面车辙病害处的混合料性能研究显示车辙
处的沥青混合料在高温条件下存在较大的变形①铁因
此沥青混合料在高温条件下的抗变形能力不足是车辙产
生的主要原因151 o
高模量沥青混合料是提高沥青路面抗车辙性能的一
种主要技术途径。在过去的很长一段时期对车辙问题的
研究侧重于提高上面层沥青混合料的抗车辙性能，现有
大量研究表明面层以下的区域（中面层）受到剪应力的
作用最大，因此提高沥青路面中面层的模量对整个路面
的抗车辙性能有着至关重要的作用［6'710
综上，为提高沥青路面高温条件下的抗车辙能力，
并为改善常规高模量沥青混合料的不足提供一种解决方
法，通过在常规沥青混合料中添加一种由复合增效剂和
硬质沥青组成的复合型硬质沥青改性剂来实现。该复合
型硬质沥青改性剂由于复合增效剂的添加，有效降低了
硬质沥青所导致的施工温度较高的问题。
1 原材料及试验
1.1沥青
试验基质沥青釆用70#道路石油沥青，其各项技术
指标均满足规范要求。复合型硬质沥青添加剂主要有含
有“烯桂”类的复合增效剂和硬质沥青组成，复合增效
剂可有效改善硬质沥青的黏度状况。采用复合增效剂可
有效改善沥青的135°C运动黏度低、60°C动力黏度以及
弹性恢复性能，兼具温拌效果和抗车辙效果，掺量一般
为混合料质量的1.0%〜1.2%,其技术指标应满足针入
度（25 °C, 100g, 5s） <5,软化点 110 〜140°C,熔滴
点100〜145°C ,颗粒尺寸应< 2cm。
1.2集料
集料应釆用不含风化颗粒、近似立方体颗粒的石灰
岩碎石，严格控制细长扁平颗粒含量，以确保集料的质
量，应满足规范要求。
1.3试验方法
试验方法参照了法国高模量沥青混合料性能评价方
法，并结合研究目的进行了性能试验设计。高模量沥青
作者简介：戚林玲（1981—）,女，工程师，研究方向：高
速公路养护。
混合料性能采用车辙试验、弯曲试验、冻融劈裂试验、
动态模量试验进行评价。动态模量试验温度为4°C、5 °C、
45°C、54°C无围压的情况下进行，分别测定0.1〜25Hz
等6种频率下的动态模量，以评价高模量沥青混合料在
高低温下的稳定性。动态模量试验结果利用公式（1）
计算得到试件的动态模量。
If I =. /（—cos^）: +（—sin^）2 = — （ 1）
V *0 £0 £0
其中，|門一动态模量，MPa； o'o —应力幅值，
kPa； —应变幅值；0—相位角。
2 配合比设计
2.1混合料级配
参考的法国高模量沥青混合料设计级配没有级配范
围的限制，只给出了关键筛孔0.063mm、2mm、4mm、
6.3mm和14mm目标组成上下限的级配范围。依据法国
沥青混合料设计理念，结合研究目的，优选一个级配表
1进行旋转压实，确定混合料的压实特性。如表1所示
是优选级配在中国标准筛孔下的通过率明细表。
表1各种矿料的优选级配通过率明细（法国标准筛）
通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率(%)
16.0 14.0 12.5 10.0 &amp;amp;0 6.3 4.0 2.0 1.0 0.31 0. 25 0. 08 0. 063
级配
100 97.2 94 7&amp;amp; 1 71.8 61.6 43.2 26.4 19.2 9.8 9.2 6.9 6.6
2.2沥青用量确定方法
沥青用量釆用丰度系数K来控制，丰度系数K表
示沥青胶结料裹复在集料的沥青膜的常规厚度的一个比
值，K与砾料密度无关，高模量沥青混合料沥青用量通
过丰度系数K控制，通过下列公式建立沥青混合料油石
比关系，要求丰度系数K>3.4, K根据下式计算：
式（2）中：TLg-油石比（沥青重量与矿料重量之
比），单位％。
100 S =0.25G+2.3S+12s+150f （3）
式（3）中：G—集料粒径>6.3mm的占比，单位％；
S—集料粒径在0.25〜6.3mm的占比，单位％； s—集
料粒径在0.063〜0.25mm占比，单位%； f—集料粒径
• 10- | 研究成果丨 Research Findings 〔2019年第2期〕
< 0.063mm的占比，单位％。
a -2.. 65/ pG （4）
式中：Qg—集料的有效密度，单位&amp;amp;/如為
因此，沥青用量取决于级配，根据设计级配确定出
各个系数。如表2所示，根据工程经验选取油石比为
4.4%,复合型硬质沥青添加剂为1%,丰度系数K=3.46
> 3.4,即油石比4.4%时可以满足丰度系数K的要求，
可作为设计油石比。
表2系数
G (%) S (%) s (%) f (%) Pg S ! cn,' '
34.9 53.4 4.0 7. 7 2. 706
2.3性能试验验证
在最佳配合比下，即油石比4.4%、复合型硬质沥
青1%下，通过冻融劈裂试验、车辙试验（60C）、低
温小梁弯曲试验，分别检验沥青混合料的水稳定性能、
高温稳定性能和低温抗裂性能，试验结果如表3所示。
通过混合料级配设计和相关验证试验，表明所设计的
EME-14型改性沥青混合料的具有良好的水稳定性、高
温稳定性和低温抗裂性。
表3不同沥青混合料最佳油石比下的性能试验结果
混合料特性
复合
EME-14
普通
EME-14
SUP-20
改性
AC-20
毛体积相对密度2. 462 2. 387 2. 401 2. 423
油石比（%） 4.4 5. 5 4. 3 4. 2
空隙率VV （%） 3.7 3. 7 4. 0 4.5
浸水马歇尔残留稳定度（％） 87.2 81.0 87. 3 86.4
动稳定度试验（次/nun） 11059 7627 7033 6286
冻融劈裂TSR （%） 81.6 80.4 79.8 82
两次冻融循环劈裂TSR （%） 79.8 / / /
3 沥青混合料性能试验及分析
3.1性能对比评价
为评价复合高模量沥青混合料EME-14 （以下图表
中简称复合EME-14）的路用性能，与未添加复合增效
剂仅添加硬质沥青的普通高模量沥青混合料EME-14 （以
下图表中简称普通EME-14）、SUP-20沥青混合料、
SBS改性AC-20沥青混合料进行了对比研究。
结合表3分析可知：（1）复合高模量沥青混合料
EME-14动稳定度值约是普通高模量沥青混合料EME-
14的1.4倍、SUP-20沥青混合料的1.6倍、改性AC-20
沥青混合料的1.8倍，表明复合高模量沥青混合料具有
优异的高温稳定性，相比仅添加硬质沥青的普通高模量
沥青混合料，复合增效剂的添加，显著改善了普通高模
量沥青混合料的抗变形能力，这主要由于复合增效剂降
低了硬质沥青的135 9运动黏度，同时形成的复合型硬
质沥青添加剂具有良好的609动力黏度以及弹性恢复
性能：（2）对比浸水马歇尔残留稳定度试验、冻融劈
裂试验以及多次循环冻融劈裂试验结果可知，复合高模
量沥青混合料EME-14在抗水损害性能上均优于普通高
模量沥青混合料EME-14,在浸水马歇尔稳定度上优于
SUP-20,和改性AC-20沥青混合料相当，冻融劈裂性
能与SUP-20相当并略优于改性AC-20,这是由于复合
型硬质沥青添加剂提高了沥青胶结料的粘附性，同时由
于复合增效剂的作用，混合料的更易压实成型，提高了
沥青混合料的抗水损害能力。
3.2动态模量试验结果分析
沥青混合料作为典型的黏弹性材料，荷载作用频率
和温度对其内部结构的应力应变具有较大的影响。动态
模量能够反映路面在车轮荷载作用下的实际内部结构受
力状况，是分析沥青路面结构的应力一应变关系的重要
参数。
通过对比普通高模量沥青混合料EME-14和改性
AC-20混合料的动态模量试验结果得出：（1）复合高
模量沥青混合料EME-14在54°C, 0.1 ~ 25Hz下的动态
模量最小值为1126MPa,均大于相应频率下普通EME-
14和改性AC-20混合料的动态模量，在54°C, 10Hz条
件下分别是普通EME-14的4.31倍、改性AC-20混合
料的2.7倍，主要由于复合增效剂的添加降低了仅添加
硬质沥青时混合料的压实温度，复合型高模量沥青混合
料更易形成稳定的密实结构，同时硬质沥青具有的高温
稳定性，使复合高模量沥青混合料EME-14在高温下具
有良好的抗变形能力；（2）在4°C, 0.1〜25Hz下的
动态模量试验中，复合高模量沥青混合料EME-14的动
态模量同样大于普通EME-14和改性AC-20的动态模量，
结合低温弯曲应变试验结果可知，复合高模量沥青混合
料EME-14在低温下具有较高模量的同时，并具有良好
抗裂性能；（3）随着温度的提高，在15C和45°C的不
同频率下，复合高模量沥青混合料EME-14的动态模量
值变化幅度均低于普通EME-14和改性AC-20,表明复
合高模量沥青混合料EME-14混合料受温度影响均小于
普通EME-1和改性AC-20沥青混合料，具有更好的温
度稳定性。综上研究结果，在复合型硬质沥青添加剂的
作用下，降低了沥青混合料施工压实所需温度，更易形
成稳定密实的结构，从而提高了混合料的抗变形能力。
3.3动态模量主曲线
复合高模量沥青混合料EME-14和普通EME-14和
改性AC-20动态模量主曲线如图1所示。由图1可知，
复合高模量沥青混合料EME-14无论在低频时还是在高
频时的动态模量均比普通EME-14和改性AC-20沥青
混合料高，在最低频率下改性AC-20动态模量大于普通
EME-14。由时一温等效原理可知，低温与沥青混合料
高频时的动态模量相对应，高温与沥青混合料低频时的
动态模量相对应。低温时，模量较低的沥青混合料变形
能力较强，可有效降低低温下的脆断问题；高温时，模
量较高的沥青混合料抵抗变形的能力较强，可以有效降
低在荷载作用下的压应变、剪应变，具有良好的抗车辙
能力。因此，复合增效剂的添加显著改善了仅添加硬质
沥青情况下的沥青混合料模量不足的问题，由复合型硬
质沥青添加剂制备的高模量沥青混合料EME-14相比普
通EME-14和改性AC-20沥青混合料，可在高温下有效
抵抗车轮荷载下的变形，显著提高沥青混合料的抗车辙
能力。但结合表3研究结果，可知复合高模量沥青混合
料EME-14具良好的低温变形能力。因此，复合高模量
沥青混合料EME-14的高温抗车辙性能和低温变形能力
均优于普通EME-14和改性AC-20沥青混合料，这与前
述分析结论一致。
(2019年第2期Research Findings | 研究成果 | • 1 1 •
30,000
28,000
26,000
24,000
22,000
20,000
1&amp;amp;000
16,000
14,000
12,000
10,000
8,000
6,000
4,000
2,000
0
1.0E-06 1.0E-05 1.0E-04 1.0E-03 1.0E-02 1.0E-01 1.0E+00 1.0E+01 1.0E+02 1.0E+03 1.0E+04
频率(Hz)
A -改性AC-20
♦•…普通EMA-14
复合 EME-14
■-・ 心▲
$▲二：▲…*"*•** ■
图1动态模量主曲线
4 结束语
通过研究得出以下结论：(1)复合高模量沥青混合
料EME-14具有较高的高温抗变形能力，动稳定度值为
11059次/mm,约是普通高模量沥青混合料EME-14的
1.4倍，SUP-20沥青混合料的1.6倍，改性AC-20沥青
混合料的1.8倍，这说明复合高模量沥青混合料EME-
14具有更好的高温抗变形能力。(2)复合高模量沥青
混合料EME-14相比普通高模量沥青混合料EME-I4,
SUP-20和改性AC-20沥青混合料具有良好的抗水损害
性能，复合型硬质沥青添加剂不仅可以提高沥青混合料
的高温稳定性，同时可以提高沥青胶结料的粘附性。
(3)通过动态模量试验及其主曲线模拟分析，可得
知无论是在低温还是在高温条件下复合高模量沥青混合
料EME-14动态模量均大于相应频率下的普通EME-14
和改性AC-20动态模量，经复合型硬质沥青添加剂的作
用下复合高模量沥青混合料EME-14更易形成稳定密实
的结构，从而提高了混合料的抗变形能力。
参考文献：
[1] 崔文社，陶晶，张争奇，等.高速公路沥青路面车辙成因试
验[J].长安大学学报(自然科学版),2009, 29 (4) :8-12.
[2] 徐伟，张肖宁，韩大建.高速公路早期车辙病害调查及处治
试验分析[J].公路,2004(3) :113-117.
[3] 骆建平，魏建国，杨科伟，等.高模量改性沥青流变性能[J].
交通科学与工程,2014, 30(1) :22-27+3&amp;amp;
[4] 朱洪洲，黄晓明.沥青混合料高温稳定性彩响因素分析[J].
公路交通科技，2004(4) : 1-3+&amp;amp;
[5] 陈兵，郭明君，李萍，等.抗车辙剂与SBS改性剂对SMA-13
沥青混合料路用性能的影响[J].公路,2016,61 (10) :196-
200.
[6] 岳学军，黄晓明.沥青混合料高温稳定性评价指标鈴试验
研究[J].公路交通科技,2006(10) :37-40.
[7] 雷强,张映雪，何纯，等.基于高温稳定性能餉沥青路面
中面层级配设计研究[J].湖南交通科技,2017,43(4) :69-
72+80.
中国粮油学会会刊 国家粮食和物资储备局标准质量中心支持期刊
粮食科技与经济 国家A类学术期刊
《粮食科技与经济》是经国家新闻出版广电总局批准，湖南省粮食经济科技学会、中国储备粮管理
集团有限公司湖南分公司主办，面向国内外公开发行的国家A类学术期刊。国内统一连续出版物号:
CN 43-1252/TS,国际标准连续出版物号:ISSN 1007-1458。
主要栏目设置：粮食安全、粮食经济、检测与标准、仓储与物流、粮油工程、粮食深加工及食品、前瞻
与未来、经营管理、三农关注等栏目。
订阅
方式
投稿邮箱：lskjjj@126.com
电话= 0731-82220487
投稿 QQ： 12532018
地址:长沙市芙蓉中路一段2号粮食科技与经济杂志社

网友评论 more

建筑安全论文最新内容

08-22