SAC-10環(huán)氧瀝青薄層罩面路用性能研究

摘 要：薄層罩面是瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵舉措。文章對(duì)SAC-10環(huán)氧瀝青薄層罩面材料進(jìn)行高溫車(chē)轍、水穩(wěn)定性、低溫抗裂、抗滑、疲勞壽命等試驗(yàn)，并與SBS改性瀝青薄層罩面進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，兩種薄層罩面材料的水穩(wěn)定性和抗滑性能較為接近，環(huán)氧瀝青薄層罩面的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和疲勞性能均優(yōu)于SBS改性瀝青薄層罩面，其中動(dòng)穩(wěn)定度和破壞應(yīng)變分別提升34.69%和13.04%，疲勞壽命是SBS改性瀝青薄層罩面的2.4倍。

關(guān)鍵詞：薄層罩面；環(huán)氧瀝青；路用性能；疲勞壽命

中圖分類(lèi)號(hào)：U416.217A280963

0"引言

在長(zhǎng)期的服役過(guò)程中高等級(jí)瀝青路面會(huì)產(chǎn)生路面病害增加、結(jié)構(gòu)承載力降低等問(wèn)題，其中病害表現(xiàn)突出的主要有裂縫擴(kuò)展、路面坑槽、車(chē)轍等，直接影響瀝青路面的長(zhǎng)期使用性能和壽命周期［1-2］。隨著預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的發(fā)展，瀝青薄層罩面得到不同程度的應(yīng)用推廣。該技術(shù)是在原舊路面的基礎(chǔ)上攤鋪一層1.5～4 cm左右的瀝青混合料，可以有效地延緩病害發(fā)展，增加道路使用壽命［3-4］。瀝青薄層罩面技術(shù)應(yīng)用較多的主要有SMA薄層罩面、霧封層、多碎石瀝青混合料SAC、超薄磨耗層等［5-7］。相關(guān)研究表明SAC薄層罩面具有抗滑性能和高溫性能好的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用在高等級(jí)公路養(yǎng)護(hù)工程中。SAC薄層罩面常通過(guò)SBS改性瀝青或橡膠復(fù)合改性瀝青作為膠結(jié)料，使其粘結(jié)性能和穩(wěn)定性能滿足施工要求［8］。環(huán)氧瀝青具有較好的剪切性能和拉拔性能，在材料層間結(jié)構(gòu)中發(fā)揮著較好的粘結(jié)聚合作用，將其應(yīng)用在薄層罩面材料中可以提升瀝青耐久性［9］。本文以環(huán)氧瀝青作為膠結(jié)料對(duì)SAC-10薄層罩面瀝青混合料的路用性能進(jìn)行研究，為高等級(jí)公路薄層罩面工程提供技術(shù)支撐。

1"原材料與實(shí)驗(yàn)方案

1.1"瀝青

本研究采用的瀝青主要有環(huán)氧瀝青和SBS改性瀝青兩種，其中，SBS改性瀝青為對(duì)照組實(shí)驗(yàn)。兩種瀝青的技術(shù)性能如表1所示。

1.2"集料

研究采用的粗集料為玄武巖，細(xì)集料為石灰?guī)r，填料為礦粉，相關(guān)技術(shù)性能如表2～4所示。

1.3"配合比設(shè)計(jì)

研究采用SAC-10作為混合料級(jí)配，其級(jí)配曲線如圖1所示。其中，混合料的最佳油石比為5.3%，對(duì)應(yīng)馬歇爾試件的空隙率為4.2%。

1.4"試驗(yàn)方案

本研究測(cè)試SAC-10環(huán)氧瀝青薄層罩面瀝青混合料的技術(shù)性能，并與SBS改性瀝青薄層罩面進(jìn)行對(duì)比分析，主要包括高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、抗滑性能、低溫抗裂性和疲勞性能，相關(guān)試驗(yàn)方案如表5所示。

2"試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1"高溫穩(wěn)定性

高溫穩(wěn)定性是表征瀝青混合料在高溫環(huán)境下受外部荷載作用產(chǎn)生形變的能力，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

由表6可知，環(huán)氧瀝青薄層罩面瀝青混合料的車(chē)轍深度小于SBS改性瀝青混合料，動(dòng)穩(wěn)定度相較于后者提升了約34.69%。其主要原因是環(huán)氧瀝青的黏度比SBS改性瀝青高，在瀝青拌和過(guò)程中，環(huán)氧瀝青更能發(fā)揮膠結(jié)料的作用，將粗、細(xì)集料有效裹附，實(shí)現(xiàn)混合料性能的整體穩(wěn)定。與技術(shù)規(guī)范要求的動(dòng)穩(wěn)定度＞2 400次/mm相比，兩種薄層罩面瀝青混合料均達(dá)到了要求。

2.2"水穩(wěn)定性

水穩(wěn)定性是指瀝青路面材料在雨水長(zhǎng)期浸潤(rùn)下產(chǎn)生性能衰減的能力，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

如表7所示，兩種瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比的試驗(yàn)結(jié)果較為接近，且均滿足規(guī)范技術(shù)要求，其中環(huán)氧瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度大于SBS改性瀝青，而凍融強(qiáng)度比小于后者。瀝青膠結(jié)料在雨水浸潤(rùn)下會(huì)使其與集料產(chǎn)生剝離，剝落程度與瀝青的粘結(jié)程度有關(guān)，瀝青的粘結(jié)性能越強(qiáng)，在水損傷情況下骨料剝離的概率越小；但在低溫環(huán)境下，黏度較高的瀝青感溫性能降低，混合料易脆裂，進(jìn)而導(dǎo)致劈裂強(qiáng)度比降低。

2.3"抗滑性能

薄層罩面瀝青混合料需具備較好的抗滑性能，與混合料表層的構(gòu)造深度有關(guān)。研究采用擺式摩擦試驗(yàn)進(jìn)行性能評(píng)估，試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

如表8所示，兩種瀝青混合料的常溫和25 ℃下的擺值結(jié)果較為接近，且均滿足規(guī)范要求的≥45。路面抗滑性能與構(gòu)造深度直接關(guān)聯(lián)，而混合料中的集料更是作為承受外部荷載的關(guān)鍵作用對(duì)象，因此相較于骨料級(jí)配組成而言，瀝青類(lèi)型對(duì)薄層罩面的抗滑性能影響較小。

2.4"低溫抗裂性

路面磨耗層作為路表最上層結(jié)構(gòu)，在低溫環(huán)境下直接受到低溫冷凍影響，因此，路面材料需具備較好的抗裂性能。試驗(yàn)結(jié)果如表9所示。

如表9所示，環(huán)氧瀝青薄層罩面混合料的破壞應(yīng)變?yōu)? 536 με，相較于SBS改性瀝青提升了約13.04%，兩種瀝青混合料的破壞應(yīng)變均滿足規(guī)范要求。環(huán)氧瀝青是主要由環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑和瀝青調(diào)配得到的改性瀝青，其中的樹(shù)脂和固化劑是高分子材料，具有較好的彈性組分，在混合料的拌和過(guò)程中能與集料產(chǎn)生較好的粘結(jié)作用，在低溫環(huán)境下抗變形能力和耐久性較強(qiáng)。因此，將環(huán)氧瀝青用于薄層罩面中可以提升路面材料的低溫抗裂性能。

2.5"抗疲勞性能

疲勞壽命是反映瀝青路面材料的耐久性指標(biāo)。本研究采用間接拉伸疲勞試驗(yàn)來(lái)評(píng)估兩種薄層罩面瀝青混合料的抗疲勞性能，試驗(yàn)結(jié)果如表10和下頁(yè)圖2所示。

由表10和圖2可知，環(huán)氧瀝青薄層罩面混合料的疲勞壽命要優(yōu)于SBS改性瀝青。隨著應(yīng)力比的增加，混合料的疲勞壽命逐漸降低，在應(yīng)力比為0.4時(shí)，環(huán)氧瀝青薄層罩面的疲勞壽命達(dá)到86 225次，是SBS改性瀝青薄層罩面疲勞壽命的2.4倍，提升效果顯著。

3"結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)SAC-10環(huán)氧瀝青薄層路面材料進(jìn)行性能研究，并與SBS改性瀝青薄層罩面材料進(jìn)行性能對(duì)比分析，得到以下結(jié)論：

（1）兩種薄層罩面材料的水穩(wěn)定性和抗滑性能較為接近，均滿足規(guī)范要求。相較于瀝青類(lèi)型的選擇，集料骨架組成對(duì)罩面抗滑性能的影響更大。

（2）環(huán)氧瀝青薄層罩面材料的高溫穩(wěn)定性能優(yōu)于SBS改性瀝青，較后者提升34.69%。環(huán)氧瀝青的低溫抗裂性能優(yōu)于SBS改性瀝青，較后者提升約13.04%。

（3）在抗疲勞性能方面，環(huán)氧瀝青對(duì)SAC-10薄層罩面材料的影響更大，其疲勞壽命是SBS改性瀝青薄層罩面材料的2.4倍左右。

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