關鍵詞：道路工程 | 路用性能 | 馬歇爾穩(wěn)定度 | 溫拌瀝青混合料 | 疲勞強度

石油瀝青是我國道路的主要路面材料[1]。熱拌瀝青混合料的拌和、攤鋪、壓實環(huán)節(jié)耗能巨大，排放有害物質，同時加熱環(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注的問題[3]。2000年在國際瀝青會議上，美國殼牌公司和挪威公司提出了瀝青的溫拌技術(ＷＭＡ)[4]，它是一種瀝青行業(yè)應對全球氣候變暖、能源消耗的新興技術[5]。

近年來我國多地遭遇嚴重霧霾天氣，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等節(jié)能減排技術成為交通運輸部的要求。我國已經有很多路面采用溫拌瀝青混合料，應用效果良好[7]，經濟效益和社會效益突出[8]。Ayman等[9]、馬 育等[10]、郭乃勝等[11]、宋寬彬等[12]對溫拌瀝青開展了研究。Kim等[13]、Si等[14]、Husam等[15]以及金光來等[16]對瀝青混合料疲勞問題進行了研究工作。文獻調研發(fā)現(xiàn)對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一步完成。本研究采用摻加自行研發(fā)的A、B、C三種型號的新型溫拌劑的瀝青混合料制備試件，通過實驗測得溫拌混合料的各項馬歇爾實驗參數(shù)、疲勞強度，進而和基質瀝青的熱拌瀝青混合料對比，對其路用性能進行評價。

實驗部分

溫拌瀝青材料

(１)基質瀝青：選擇了國內道路工程界應用廣泛且各項指標均符合70#道路石油瀝青A級技術要求的石油瀝青。

(2)溫拌改性劑：自行研發(fā)了有機降黏型A、B、C三種型號的新型溫拌劑。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、醚類物質。經過工藝改進，基本不存在雜質成分。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：通過前期實驗，確定質量分數(shù)為3%的摻量為zui佳摻量。把基質瀝青加熱到140℃，然后將溫拌改性劑加入基質瀝青中，攪拌3060min，速度為100r/ min。

(4)礦料：實驗研究采用的粗集料、細集料、礦粉均為石灰?guī)r，產地為四川省眉山市彭山區(qū)岷江河谷。

混合料配合比及實驗設計

礦料級配確定

AC-13型瀝青混合料級配組成見表1

zui佳油石比的確定

通過實驗確定熱拌基質瀝青和溫拌瀝青的AC-13瀝青混合料zui佳油石質量比是4.7%。

實驗溫度

實驗拌和溫度為130℃、擊實溫度為120℃。

結果與討論

馬歇爾穩(wěn)定度實驗

試件采用電動馬歇爾成型儀器制作。相同油石比熱拌基質瀝青混合料和3種溫拌瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度實驗結果見表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)定度與基質瀝青熱拌AC-13瀝青混合料相差不大，且各項馬歇爾實驗參數(shù)滿足規(guī)范技術要求，這說明自行研發(fā)的溫拌瀝青混合料具有優(yōu)良的路用性能。

疲勞實驗

本研究采用四點小梁彎曲疲勞實驗。具體的實驗設備、實驗參數(shù)及實驗過程如下：

(１)實驗機為***進口，包括環(huán)境箱、電腦及動態(tài)伺服機等

(2)實驗溫度為（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：采用應力控制。

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

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

(7)實驗判斷標準：試件完全斷裂時的次數(shù)為該試件的疲勞壽命。

(8)試件準備：試件成型后第二天脫模，按照標準尺寸切割成小梁，并對小梁試件逐一進行尺寸及體積參數(shù)檢驗，選用尺寸符合要求，體積參數(shù)比較接近的小梁試件。實驗前，將試件在（15±0.1）℃的環(huán)境中保溫4h以上，待試件內部的溫度達到實驗規(guī)定的溫度可開始實驗。

(9)實驗過程：破壞實驗-疲勞實驗：首先對同種材料進行破壞實驗，得出破壞應力，根據(jù)破壞應力和應力比計算出疲勞加載應力，由試件個體尺寸反算得出實驗加載荷載。試件斷裂時的次數(shù)為該試件的疲勞壽命。同一種材料在相同應力下，做3-5根平行實驗，平均值為該混合料的疲勞壽命。

根據(jù)實驗設備條件及各種混合料的極限破壞應力大小，確定疲勞加載應力比（加載應力／極限破環(huán)應力）為0.3。實驗結果見表3

由表3可知，在相同應力比0.3情況下，根據(jù)疲勞壽命均值來看，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。

結論

(１)對自行研制的溫拌改性劑進行了瀝青混合料性能實驗，包括馬歇爾穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度實驗、疲勞實驗等，結果表明各項指標完全能夠滿足規(guī)范要求，溫拌混合料具有優(yōu)良的路用性能。

(2) 3種國產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，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，能提高瀝青混合料的疲勞性能。

參考文獻：

[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].材料導報(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].西安建筑科技大學學報(自然科學版),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.基于改進車轍因子的泡沫瀝青高溫性能評價[J].材料科學與工程學報,2015,33(6):899-902.

[8]王文奇,文建華,石銀峰,等.一種溫拌劑對普通瀝青和 SBS 改性瀝青混合料的降溫效果評價[J].施工技術,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.基于擴展有限元的瀝青路面疲勞開裂行為的數(shù)值研究[D].南京:東南大學,2015.

我司部分文章來源于網絡，未能與原作者取得聯(lián)系，如涉及版權問題請與我們聯(lián)系，我們會及時處理刪除

棱柱體小梁四點彎曲試驗是 2011 年交通部行業(yè)標準《公路工程瀝青及瀝青混合料規(guī)程》增加的評價瀝青混合料疲勞性能和測量勁度模量的非常重要的試驗方法。該方法可以在DTS多功能動態(tài)試驗系統(tǒng)中進行，也可以使用單獨式系統(tǒng)，搭配溫控環(huán)境箱進行試驗。尤其對于試驗任務量比較大的單位，因為疲勞試驗可能持續(xù)的時間比較長，幾小時到幾天、甚至幾周，所以配備一套單獨式的瀝青混合料疲勞試驗系統(tǒng)是非常有必要的。

意大利matest-澳大利亞Pavetest氣動伺服四點彎曲疲勞試驗機 (4PB) 是采用數(shù)字控制高性能伺服閥，提供高達60Hz的準確加載波形的氣動伺服試驗儀。四點彎曲疲勞試驗機可加載半正弦波和正弦波，受控應變或受控正弦應力控制模式，測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彎曲疲勞壽命

▍ASTM D7460 熱拌瀝青混合料重復彎曲疲勞損傷

▍AG:PT/T233 & ASTM 03 熱拌瀝青混合料重復彎曲疲勞壽命

▍EN 12697-24 Annex D- 棱柱體試件的四點彎曲試驗

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

▍T0739-2011 瀝青混合料四點彎曲疲勞壽命試驗

產品特點

▍試樣通過伺服電機驅動滾珠絲杠牢固夾緊，可始終維持預定的夾緊力，保證測試過程中試樣在產生屈服變形時仍能被持續(xù)夾緊，夾緊力通過調節(jié)電機電流控制

▍兩個夾緊開關在儀器前方，用于試樣梁的左右兩側和中間側夾緊點的夾緊和放松，四個試樣夾緊框可實現(xiàn)所有加載點和反力點的旋轉和橫向移動

▍頂部夾緊塊的標志線，可幫助操作者在夾緊前橫向對中試樣梁

▍氣動伺服系統(tǒng)使用底部氣動加載作動器，配備高性能氣動伺服閥，PID 閉環(huán)控制，運行中的自適應控制，可始終維持測試所需的應力/應變

▍薄型高性能不銹鋼圓形荷載傳感器，用于實時測量和控制荷載，主軸位移傳感器可實現(xiàn)中間加載框架的準確定位

▍試樣表面位移傳感器(On-specimen LVDT)可按設定進行控制并測量試樣梁有效范圍內的整體彎曲變形（而不是懸浮式的測量部分變形的方法），符合相關標準的要求

▍基于 Windows 的 TestLab 軟件提供的用戶界面，簡單、效率高并符合有關國際標準

了解更多產品信息，獲取產品資料，歡迎垂詢TIPTOP卓致力天

服務熱線 | 400-633-0508    郵箱：tiptop@tiptoptest.com