湖沥青改性SMA路用性能试验研究.doc

1、湖沥青改性 SMA 路用性能试验研究摘要：本文通过室内试验，采用体积法并借鉴民航机场 SMA-16级配进行 SMA-16型矿质集料配合比设计，并利用马歇尔试验方法确定最佳油石比。然后利用所得的最佳油石比制作湖沥青改性 SMA-16型沥青混合料和普通 SMA-16的沥青混合料，并研究二者的路用性能。研究结果显示：两种沥青混合料的路用性能都能满足规范要求，湖沥青改性 SMA-16改善了沥青混合料的高温稳定性，提高水稳定性，但其低温性能有所降低。 关键词：湖沥青，SMA，改性沥青，路用性能 Abstract: in this paper, the SMA-16 type mineral aggreg

2、ate mixture ratio has been obtained by using the Volume method and referencing the Civil Aviation SMA gradation through indoor experiment. And the optimum asphalt-aggregate ratio also has been obtained using Marshall Method. The asphalt mixture TLA modified SMA-16 and ordinary SMA-16 has been made w

3、ith the optimum asphalt-aggregate ratio, which were used to research the pavement performance. The results have shown that: the pavement performance of both asphalt pavements can reach the specification requirements. And the TLA modified SMA-16 improve the high temperature stability and water stabil

4、ity of asphalt mixture, while reduce the low temperature performance. Key words: TLA, SMA, modified asphalt, pavement performance 中图分类号： TV442 文献标识码： A 文章编号： 作为沥青路面表面层铺筑材料，SMA 路面表面功能、高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和耐久性均较好。湖沥青就是一种天然的改性剂1，表现出优良的性能2。湖沥青比其它沥青改良剂老化速度更慢，能够提高沥青混合料的长久性和耐久性3。本文将湖沥青和 SBS改性 SMA沥青混合料用于道面结构中，以

5、满足机场道面、钢桥面铺装、高速公路和大城市干线道路等特殊应用的需要。 1 试验原料 1.1 沥青 本试验的基质沥青采用盘锦产 110号沥青，改性沥青采用 SBS与湖沥青复合改性；湖沥青采用特立尼达天然湖沥青，湖沥青质量与 SBS改性沥青质量比为 1：3。相应技术参数见表 1所示。 表 1沥青技术性能 通过试验测定： SBS+湖沥青复合改性沥青因湖沥青的掺加，针入度（25）为 32.3；10延度为 52.3mm，5延度为 1.8mm，软化点（环球法）为 77.7。 1.2 集料和填料 试验集料采用玄武岩，矿粉为石灰石磨制石粉。集料技术性质测定结果见表 2。矿粉技术性质测定结果见表 3。 表 2集

6、料试验结果 表 3矿粉试验结果 1.3 SBS 材料 本文中改性沥青采用 SBS与湖沥青复合改性，其中 SBS掺量为基质沥青质量的 5%，其技术指标如表 4所示。 表 4SBS技术要求 2 配合比设计及油石比确定 2.1 矿料配合比设计 本文采用的 SMA-16型沥青混凝土，其矿料级配采用民用机场沥青混凝土道面设计规范 （MH5011-1999）中推荐级配，根据 4.75mm筛孔通过率范围，选择范围的中值确定级配。级配曲线见图 1。 2.2 最佳油石比确定 为了对比分析湖沥青改性 SMA的路用性能，采用普通 SMA-16型沥青混合料作为对比分析，本文利用马歇尔试验方法确定最佳油石比。 2.2.

7、1 SMA-16 最佳油石比确定 试验采用 110号 SBS改性石油沥青，按照集料质量的 0.4%掺加聚丙烯晴纤维，按0.3%间隔变化油石比，分别制作成型 3组（每组 5个）马歇尔试件，测定试件的物理指标、力学指标。根据对马歇尔试验结果的综合分析选取最佳油石比 OAC为 5.70%。 2.2.2 湖沥青改性 SMA-16最佳油石比确定 试验沥青采用 110号 SBS改性石油沥青，按照集料质量的 0.4%掺加聚丙烯晴纤维，按掺配比例（湖沥青与 SBS改性沥青质量比为 1：3）将湖沥青加入拌合锅中，拌合 1530s，再加入 SBS改性沥青拌合、制备试件。根据湖沥青中天然沥青和矿物质含量，替代了部分

8、基质沥青和矿粉。按0.3%间隔变化油石比分别制作成型 3组（每组 5个）马歇尔试件。通过对试件物理指标、力学指标的测定，得出马歇尔试验结果。根据对马歇尔试验结果的综合分析选取最佳油石比 OAC为 6.00%。 3 路用性能试验 3.1 高温稳定性试验 高温稳定性利用车辙试验来评价，评价指标采用动稳定度 DS和相对变形。本文按最佳油石比参照规程4制作车辙板试件，进行车辙试验。试件尺寸为标准车辙试件（300mm300mm50mm） ，试验温度为 60，轮胎压力 0.7MPa。试验结果如表 5所示。 表 5沥青混合料高温性能试验结果 由表 5可以看出，SMA-16 型沥青混合料，因其粗集料形成的骨架

9、嵌挤结构，以及聚丙烯晴纤维的加入，动稳定度较大。湖沥青改性 SMA-16的动稳定度是 SMA-16的动稳定度的 3.65倍，而 60min车辙深度仅为SMA-16的 60min车辙深度的 33.09%。因此湖沥青改性 SMA大大提高 SMA-16型沥青混合料的动稳定度，同时降低车辙深度。 3.2 水稳定性试验 本文通过浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，对所设计的级配进行水稳性测试。参照规范4进行浸水马歇尔试验，将制作的马歇尔试件在60的恒温水槽中浸泡 48小时，然后进行马歇尔试验，计算残留稳定度。由表 6可以看出，两种沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比（TSR）均满足规范规定的80 的要求，湖

10、沥青改性 SMA-16型沥青混合料的亲水残留稳定度比普通 SMA-16型沥青混合料增加了 6%；但是其冻融劈裂强度比则比普通 SMA-16型沥青混合料减少了 4%。 表 6 沥青混合料水稳定性能试验结果 3.3 低温性能试验 为了检验沥青混合料的低温抗裂性能，按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程 （JTJ 052-2000）中沥青混合料弯曲试验方法的规定，按最佳油石比制备 250mm40mm40mm的棱柱体小梁试件，测定其在-10，加载速率为 50mm/min条件下的破坏时的抗弯拉强度。测试结果如表 7所示。 表 7 沥青混凝土低温性能试验结果 从表 7可以看出，SMA-16 沥青混合料的破坏

11、应变值能满足规范要求，湖沥青改性 SMA-16型沥青混合料的破坏应变不满足大于 2800的要求。湖沥青改性 SMA-16型沥青混合料的破坏应变小是因为湖沥青中含有的沥青多为重质油份，且含有部分矿物质，在级配不变的情况下，混合料在低温条件下其最大破坏荷载及破坏时的跨中挠度均减小，从而减小了沥青混合料的破坏应变。同时，湖沥青改性 SMA-16型沥青混合料的抗弯拉强度比普通 SMA-16型沥青混合料降低了 14.88%。说明湖沥青改性 SMA-16对沥青混合料的低温性能带来不利影响。 4 结论 根据对两种沥青混合料的路用性能进行综合分析可以得出以下结论：（1）两种沥青混合料的路用性能都满足规范要求。

12、 （2）湖沥青改性 SMA-16型沥青混合料高温性能明显优于普通 SMA-16型沥青混合料。 （3）湖沥青改性 SMA-16型沥青混合料的残留稳定度略有增加，但是其冻融劈裂强度却略有减小。 （4） 湖沥青改性 SMA-16对沥青混合料的低温性能带来不利影响。 参考文献 1 王琪 . TLA改性沥青的研究和应用 . 石油沥青. 2006, 20（5）: 7-11. 2 陈强，付修义，刘玉琼等.特立尼达湖（TLA）改性沥青试验研究J.公路.2005，(9):156-159. 3 胡晓辉.特立尼达湖改性沥青性能与应用技术研究D.河北工业大学硕士论文，2007.9. 4 公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ 052-2000）S.人民交通出版社，2000.