生物瀝青與低標(biāo)號(hào)共混瀝青的流變特性與路用性能研究

馬高強(qiáng)

(山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 山西 太原 030001)

生物瀝青與低標(biāo)號(hào)共混瀝青的流變特性與路用性能研究

馬高強(qiáng)

(山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 山西 太原 030001)

為部分替代的石油瀝青產(chǎn)品，以生物瀝青為原材料，提出采用生物瀝青與硬質(zhì)瀝青共混方案，采用DSR、BBR試驗(yàn)研究生物瀝青與低標(biāo)號(hào)共混瀝青的流變特性，并基于車轍試驗(yàn)、小梁彎曲試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)以及疲勞試驗(yàn)研究了10%、20%、30%、40%、50%生物瀝青量下共混瀝青的綜合路用性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：將生物重油結(jié)合料以一定比例替代石油瀝青在技術(shù)上是可行的，隨著生物重油摻量的增大，共混瀝青及其混合料高溫穩(wěn)定性降低，車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度隨生物重油摻量的增大呈線性關(guān)系減小，增大生物重油摻配比例，共混瀝青混合料低溫抗裂性提高，摻加生物重油可改善硬質(zhì)瀝青的水穩(wěn)定性和疲勞耐久性，工程實(shí)踐中可根據(jù)不同氣候分區(qū)內(nèi)路用性能的具體要求選擇適宜的生物重油摻配比例。

路面工程； 生物結(jié)合料； 硬質(zhì)瀝青； 流變特性； 路用性能

0 前言

近幾年來，尋求石油瀝青的可持續(xù)替代材料已經(jīng)成為國際道路領(lǐng)域的迫切需要，使用生物粘結(jié)劑作為石油瀝青的替代品在國內(nèi)外受到了廣泛關(guān)注[1，2]。將生物質(zhì)重油提煉并配合石油瀝青制備成生物瀝青，充當(dāng)改性及替換的角色，生物質(zhì)能源具有高性價(jià)比、可再生、環(huán)保等特點(diǎn)，同時(shí)生物質(zhì)重油與石油瀝青具備良好的相容性和穩(wěn)定性，用于路面的鋪設(shè)，將會(huì)改變普通瀝青的路用性能。生物質(zhì)重油加熱后為液體，不需要專門的研磨設(shè)備即可容易地與石油瀝青均勻溶合，其簡單的設(shè)備要求有效降低了工程造價(jià)，就材料成本而言，目前生物重油價(jià)格約為2 500元/t，國產(chǎn)石油瀝青的價(jià)格為5 000元/t左右，如果生物瀝青中的生物質(zhì)重油能夠替代或部分替代石油瀝青，將會(huì)節(jié)省相當(dāng)可觀的工程費(fèi)用。

愛荷華州立大學(xué)RaouM.A(2009)采用DSR對(duì)RTFO老化前后的生物瀝青的高溫等級(jí)進(jìn)行測試，分析生物瀝青的高溫與抗老化性能，研究結(jié)果表明[3]：摻入生物瀝青后，瀝青的高溫等級(jí)會(huì)稍有降低，但并不顯著，生物瀝青具有顯著的抗老化性能[4]。美國Superpave研究中心Elie Hajj利用Hydrogreen成品生物瀝青做結(jié)合料，采用200～300號(hào)軟質(zhì)瀝青作為對(duì)比樣，試驗(yàn)結(jié)果表明[5]：生物瀝青結(jié)合料地可顯著改善再生混合料的低溫模量，同時(shí)還可增加混合料的抗水損害能力。Elie Y.Hajj.[6]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，生物瀝青可以改善瀝青混合料的低溫抗裂性，Louay N[25]采用利用漢堡輪載試驗(yàn)研究了20%、25%、30%、50%生物結(jié)合料摻量下瀝青混合料的抗車轍以及抗裂性等，試驗(yàn)結(jié)果表明，加入生物瀝青后，能夠在一定程度上改善車轍，抗水性以及低溫時(shí)抗裂性。生物瀝青在國外已有較多的研究和應(yīng)用，美國在亞利桑那州8號(hào)州際公路鋪筑了試驗(yàn)路，經(jīng)近幾年的使用仍然具有不錯(cuò)的路面性能[7，8]，國內(nèi)對(duì)于RET改性瀝青的研究和應(yīng)用較少，馬峰[1]、汪海年等[9-13]人對(duì)國外生物改性瀝青的研究成果進(jìn)行了總結(jié)，同時(shí)指出但是否可在不久的未來代替?zhèn)鹘y(tǒng)石油瀝青仍然有一些技術(shù)要改善，需要更多的研究來確定影響生物粘結(jié)劑流變學(xué)性能的確切機(jī)理。廖曉峰等人研究了生物結(jié)合料共混瀝青的常規(guī)指標(biāo)，結(jié)果表明，生物瀝青的摻加可改善瀝青膠結(jié)料的低溫性能。生物瀝青是一種新型路面材料，國外對(duì)其料源的控制以及分析已經(jīng)擁有獨(dú)立的體系，理論部分也較為成熟，國內(nèi)對(duì)于生物瀝青與低標(biāo)號(hào)共混瀝青的研究和應(yīng)用較少，正處于探索階段，本文針對(duì)結(jié)合實(shí)體工程使用狀況，并基于路用性能試驗(yàn)研究了生物重油與30號(hào)硬質(zhì)瀝青共混瀝青的流變特性與路用性能，研究結(jié)果對(duì)生物重油共混瀝青在國內(nèi)的推廣和應(yīng)用具有參考價(jià)值。

1 原材料配比及共混瀝青的制備

本文所采用的生物瀝青是從植物秸稈中提煉出的一種常溫下為黑褐色粘稠膏狀的固體，其原料為棉籽和大豆等和秸稈類農(nóng)作物，進(jìn)行快速熱裂解，產(chǎn)生生物油，再對(duì)生物油進(jìn)行分餾、氧化等化學(xué)工藝處理將水分與生物質(zhì)輕油分出來，留下的即是生物質(zhì)重油[8，11]。硬質(zhì)瀝青是一種優(yōu)質(zhì)的膠結(jié)料，具有模量高、抗車轍性能優(yōu)越等技術(shù)特點(diǎn)，本文硬質(zhì)瀝青選用A級(jí)SK30號(hào)基質(zhì)瀝青，對(duì)瀝青的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測，其技術(shù)性能滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)中的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)要求。生物瀝青與低標(biāo)號(hào)共混瀝青具體的制備方案如下： ①稱取預(yù)定質(zhì)量的30#基質(zhì)瀝青并通過恒溫加熱設(shè)備維持瀝青加熱溫度為170 ℃； ②邊攪拌邊加入不同摻量的生物質(zhì)重油(摻量為10%，20%，30%，40%，50%，占基質(zhì)瀝青質(zhì)量的百分比)； ③采用高速剪切乳化機(jī)以1 500 r/min的轉(zhuǎn)速高速剪切30 min，將共混的瀝青發(fā)育30 min最終得到低標(biāo)號(hào)瀝青與生物瀝青共混物。

2 生物瀝青與低標(biāo)號(hào)共混瀝青的流變特性

2.1 DSR試驗(yàn)

美國SHRP計(jì)劃引入DSR來測量瀝青在特定溫度以及加載頻率下的流變性能，從瀝青粘彈性行為角度提出了相應(yīng)的控制參數(shù)指標(biāo)(G*/sinδ、G*sinδ等)，分別以此來評(píng)價(jià)瀝青的高溫和疲勞性能。采用動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)，在不同的試驗(yàn)溫度下(46，52，58，64，70，76 ℃)進(jìn)行測試，得到不同的生物瀝青車轍因子，研究生物重油摻量對(duì)共混瀝青高溫性能的影響。量的擬合。不同生物重油摻量下共混瀝青的DSR試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1試驗(yàn)結(jié)果表明： ①摻加生物重油后，在不同試驗(yàn)溫度下，RTFOT 前后共混瀝青的相位角都有明顯增大，且相位角δ隨著生物重油摻量的增加而增大，說明隨著生物重油摻量的增大，共混瀝青中的粘性可恢復(fù)變形彈性部分減少，不可恢復(fù)部分增加； ②G*/sinδ作為瀝青的高溫穩(wěn)定性指標(biāo)，用于評(píng)價(jià)瀝青的高溫抗車轍性能，G*/sinδ也成為抗車轍因子，以原樣瀝青和旋轉(zhuǎn)薄膜加熱后殘留瀝青的G*/sinδ作為控制指標(biāo)，要求原樣瀝青不低于 1.0 kPa，旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱后殘留短期老化瀝青不低于 2.2kPaG*/sinδ作為瀝青的高溫穩(wěn)定性指標(biāo)，用于評(píng)價(jià)瀝青的高溫抗車轍性能，生物重油摻量越大，共混瀝青的G*/sinδ值越小，以G*/sinδ指標(biāo)其數(shù)值愈大，表明瀝青的抗高溫能力越好，30%生物重油可使30號(hào)硬質(zhì)瀝青的高溫PG分級(jí)由82 ℃降低到70 ℃，可見生物重油摻量對(duì)共混瀝青的高溫穩(wěn)定性有顯著的影響。

表1 DSR試驗(yàn)結(jié)果Table1 DSRtestresults評(píng)價(jià)指標(biāo)試驗(yàn)溫度/℃生物重油摻配比例/%01020304050G?/kPa647932720267016080458873065705021473841003238243514347628322635249117831202067682149712561177103206430367δ/(°)64611864266560678979438569706994673263776878803287127672277031647869998221883082753472646576717983238869(G?/sinδ)/kPa6467561054456367207704974254133471471047627592248115407980213067682184411530620038602480167

2.2 BBR試驗(yàn)

按照我國現(xiàn)行施工技術(shù)規(guī)程首先對(duì)試驗(yàn)高模量瀝青進(jìn)行薄膜烘箱老化試驗(yàn)，對(duì)PAV后的瀝青膠結(jié)料進(jìn)行BBR試驗(yàn)[13]，以BBR試驗(yàn)勁度模量和其變化速率m以及臨界溫度作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，BBR試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 不同生物重油摻配比例共混瀝青BBR試驗(yàn)結(jié)果Table2 BBRasphaltblendingtestresultsunderdifferentproportionsofheavyoilblendingbiological生物重油摻配比例/%勁度模量S/MPa蠕變曲線斜率m-6℃-12℃-18℃-24℃-6℃-12℃-18℃-24℃016532912432655740366023701870161101262270638114711038502670217019420113224153553422303960291024202133010652223301140260415030502650231406841941281436640434031502830264503421089241530250459032303060276

表2試驗(yàn)結(jié)果表明： ①相比30號(hào)硬質(zhì)瀝青，生物重油的加入減小了共混瀝青的S值，且隨著生物重油摻量的增大，共混瀝青的S值減小，瀝青相對(duì)更有軟，表明瀝青的松弛能力提高； ②在不同試驗(yàn)溫度下，隨著生物重油摻量的增大，共混瀝青的m值增大，瀝青產(chǎn)生的溫度應(yīng)力更易釋放，減小了瀝青路面低溫開裂的幾率。按照BBR試驗(yàn)m≥0.3，S≤300 MPa的臨界溫度判別標(biāo)準(zhǔn)，30號(hào)硬質(zhì)瀝青的PG分級(jí)低溫溫度為-6 ℃，50%生物重油摻量下共混瀝青的PG低溫分級(jí)為-12 ℃，分析其原因，生物重油的主要成分和瀝青的輕質(zhì)組分相類似，與瀝青具有良好的共混能力，二者化學(xué)組分相互吸附，在乳化硬質(zhì)瀝青過程中達(dá)到了膠體結(jié)構(gòu)的平衡，降低了由生物結(jié)合料強(qiáng)度和粘度低所導(dǎo)致的軟化作用，特別是瀝青質(zhì)與其它組分的作用改變，以瀝青質(zhì)為核心的分散相表現(xiàn)出明顯的締合作用，增強(qiáng)了生物瀝青與基質(zhì)瀝青之間的混溶性[14，15]，降低了硬質(zhì)瀝青原有膠體結(jié)構(gòu)的凝膠程度，這種變化導(dǎo)致了在瀝青膠體分散體系中分散相相對(duì)減少而分散介質(zhì)明顯增多，瀝青由凝膠型向溶膠型和溶-凝膠型方面轉(zhuǎn)化，瀝青的流動(dòng)性增強(qiáng)，整體變軟，柔性增強(qiáng)，宏觀表現(xiàn)為低溫抗裂性提高。

3 生物瀝青與低標(biāo)號(hào)共混瀝青混合料路用 性能

3.1 配合比設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選擇AC-16中值級(jí)配，粗集料選用玄武巖，細(xì)集料選用石灰?guī)r，混合料最佳油石比按照《公路瀝青路面施工規(guī)范》馬歇爾法試驗(yàn)要求進(jìn)行。以根據(jù)馬歇爾試件的體積指標(biāo)和力學(xué)指標(biāo)變化規(guī)律確定最佳瀝青用量。不同生物重油摻量共混瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表3。

3.2 高溫穩(wěn)定性

現(xiàn)行規(guī)范采用車轍試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，車轍試驗(yàn)是瀝青混合料試件在規(guī)定溫度(常取60 ℃)及荷載(常取0.7 MPa)下，測定試驗(yàn)輪往返行走所形成車轍變形的速率，以每產(chǎn)生1 mm變形的行走次數(shù)即動(dòng)穩(wěn)定度來表示。該方法能夠較好的模擬實(shí)際車輪荷載，并且試驗(yàn)操作簡便。試驗(yàn)時(shí)在表3最佳油石比條件下成型300 mm×300 mm×50 mm的標(biāo)準(zhǔn)車轍板試件(壓實(shí)度按照98%控制)，車轍試驗(yàn)的溫度為60 ℃，輪壓為0.7±0.05 MPa，試驗(yàn)輪行走速度為42±1次/min，一組3個(gè)平行試件，車轍試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表3 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果Table3 Marshalltestresults生物重油摻配比例/%最佳油石比/%毛體積密度/(g·cm-3)空隙率/%VMA/%VFA/%穩(wěn)定度/kN流值/mm04462458401370702116521610462244640135070910832342046824524013457131002245304632454401368704996254404602451401353715972275504682458401354712953297

表4 車轍試驗(yàn)結(jié)果Table4 Ruttingtestresults生物重油摻配比例/%d45min/mmd60min/mmDS(次·mm-1)123平均值123平均值123平均值02158169316881846229618111804197045655339543151121018331950237020512004214222462196406545324468435520229024992469235124452638261025323684323135803498302834262127232774312330842907300427122653281427474031483434313832403547370235173589157923511663186450374336743805372243934125428242001034142112131333

車轍試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著生物重油摻量增大，共混瀝青的40、60 min車轍變形量呈二次函數(shù)關(guān)系增大，與此同時(shí)車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度DS隨生物重油摻配比例的增大呈線性函數(shù)關(guān)系減小(見圖1)。相比30號(hào)硬質(zhì)瀝青混合料，10%、20%、30%、40%、50%生物重油摻量下共混瀝青車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度分別減小了14.8%、31.7%、63.5%、73.9%，可見生物重油高溫穩(wěn)定性是制約生物重油摻配比例增大的主要因素。分析生其原因，生物重油中富含芳香分和飽和分，其重質(zhì)組分含量較少，輕質(zhì)組分含量較多，生物重油的加入使得瀝青混合料中瀝青的粘度減小，抵抗高溫變形能力降低。

圖1 車轍試驗(yàn)DS與生物重油摻配比例之間的擬合關(guān)系Figure 1 Relationship between rutting test DS and biological proportion

3.3 低溫抗裂性

瀝青混合料作為一種粘彈性材料，溫度變化對(duì)其路用性能影響很大。當(dāng)溫度降低時(shí)，瀝青混合料將會(huì)由原來的彈性狀態(tài)變化到脆性狀態(tài)。在這個(gè)過程中，瀝青混合料在荷載作用和邊界約束作用下會(huì)發(fā)生開裂病害。本文以低溫小梁彎曲試驗(yàn)評(píng)價(jià)共混瀝青混合料的低溫抗裂性，小梁試件由車轍板切割而成，尺寸30 mm×35 mm×250 mm，試驗(yàn)前將試件放在-10 ℃恒溫環(huán)境箱中保溫6 h，試驗(yàn)時(shí)采用單點(diǎn)加載方式，加載速率為50 mm/min，支點(diǎn)間距為200 mm，記錄破壞荷載和跨中撓度，以抗彎拉強(qiáng)度、彎拉勁度模量和抗彎拉應(yīng)變能來評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫抗裂性能，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 小梁低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果Table5 Trabecularlowbendingtestresults生物重油摻配比例/%抗彎拉強(qiáng)度/MPa最大彎拉應(yīng)變/με彎曲勁度模量/MPa010942135325123351010652473474305692010372505424139023010192767043682634098628527534563150954297314320873

低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果表明：增大生物重油摻配比例，共混瀝青混合料的抗彎拉強(qiáng)度和彎曲勁度模量減小，最大彎拉應(yīng)變增大，這與BBR試驗(yàn)結(jié)果向一致。40%生物重油摻量下共混瀝青的彎拉應(yīng)變可滿足規(guī)范嚴(yán)寒區(qū)彎拉應(yīng)變大于2 800 με的要求?？箯澙瓘?qiáng)度(y)、最大彎拉應(yīng)變(Z)、彎曲勁度模量(U)與生物重油摻量之間的擬合函數(shù)依次為：

y=10.940 48-0.027 29x(R2=0.997)、

Z=2 166.664 29+23.768 74x-0.156 03x2(R2=0.948)、

U=5 039.821 43-59.255 73x+0.466 39x2(R2=0.961 9)，

可見硬質(zhì)瀝青與生物結(jié)合料在乳化加工后可形成良好的復(fù)合改性共混結(jié)構(gòu)形式，使得硬質(zhì)瀝青低溫性能在一定程度上滿足要求，生物重油可作為硬質(zhì)瀝青的低溫改性劑使用。

3.4 凍融劈裂試驗(yàn)

根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20—2011)的要求用正反50次/面擊實(shí)法成型馬歇爾試件，分成兩組，一組放置在25 ℃水浴中保溫2.5 h測其劈裂強(qiáng)度，另一組先在25 ℃水中0.09 MPa真空壓力下飽水15 min，常壓下浸泡30 min，之后放入-18 ℃±1 ℃的冰箱中冷凍16 h±1 h，再放入60 ℃恒溫水浴中保溫24 h，最后放入25 ℃水浴中浸泡2 h測其劈裂強(qiáng)度，以兩組試件凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比作為評(píng)價(jià)指標(biāo)(TSR)，試驗(yàn)結(jié)果見圖2所示。

圖2 凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果Figure 2 Freeze-thaw splitting test results

凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果表明：摻加生物重油可提高硬質(zhì)瀝青混合料的水穩(wěn)定性，且摻加生物重油后共混瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度、凍融劈裂強(qiáng)度比基本維持相同水平。分析其原因，摻配生物重油后，共混瀝青的滲透能力提高，滲入集料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)瀝青膜厚增加，提高了瀝青與集料之間的粘附性，混合料整體性提高。

3.5 疲勞耐久性

本研究采用現(xiàn)象學(xué)法中實(shí)驗(yàn)室小梁疲勞試驗(yàn)(控制應(yīng)力)研究生物重油摻量對(duì)共混瀝青混合料的疲勞性能的影響。試小梁疲勞試驗(yàn)是采用三點(diǎn)加載的方式進(jìn)行，試驗(yàn)采用按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定輪碾法成型并切制成4 cm×4 cm×25 cm試件。加載波形和頻率為10 Hz連續(xù)式正弦波，加載方式為中點(diǎn)加載，有效間距20 cm，應(yīng)力控制方式，試驗(yàn)溫度為15 ℃，試驗(yàn)選擇的應(yīng)力水平有0.2、0.3、0.4、0.5應(yīng)力比，對(duì)不同應(yīng)力水平對(duì)應(yīng)的疲勞壽命分別取對(duì)數(shù)進(jìn)行回歸，進(jìn)而得到回歸方程，不同生物重油摻配比例疲勞試驗(yàn)結(jié)果圖3。

圖3 疲勞試驗(yàn)擬合結(jié)果Figure 3 Fatigue test fitting results

圖3試驗(yàn)結(jié)果表明： ①由于瀝青混合料內(nèi)部存在缺陷或者材料分布不均勻，在重復(fù)荷載作用下，裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展，使結(jié)構(gòu)受力面減小，當(dāng)重復(fù)作用積累到一定次數(shù)后，就會(huì)使混合料結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，對(duì)于生物瀝青共混混合料，生物瀝青摻量由0%增加到50%，混合料疲勞曲線雙對(duì)數(shù)擬合結(jié)果，K值依次是4.279 8、4.297 9、4.346 4、4.432 8、4.235 2、4.184 2，K值越大，疲勞曲線的線位越高，共混瀝青混合料的疲勞壽命增大，相應(yīng)的抗疲勞能力增強(qiáng)，相比硬質(zhì)瀝青混合料，摻加生物重油后疲勞曲線K值明顯增大，由此可見，適宜的生物重油可改善硬質(zhì)瀝青混合料的抗疲勞性能； ②隨著生物重油摻配比例的增大，疲勞試驗(yàn)雙對(duì)數(shù)擬合斜率n值也是出現(xiàn)了先減小后增大的變化趨勢，n值越小，混合料疲勞性能對(duì)應(yīng)力變化的敏感程度越不嚴(yán)重，由此可見30%生物重油摻量下共混瀝青混合料的抗疲勞性能最好。分析生物重油對(duì)硬質(zhì)瀝青疲勞性能的影響，生物重油與硬質(zhì)瀝青乳化后完全包裹在集料表面后，由于生物重油的硬度介于礦料和硬質(zhì)瀝青之間，當(dāng)車輛荷載作用于共混瀝青混合料時(shí)，相當(dāng)于在礦料與硬質(zhì)瀝青之間就存在著一個(gè)應(yīng)力緩沖層[16]，而應(yīng)力緩沖層在混合料中起到了緩沖、卸荷的作用，此外，摻加生物重油后，由于化學(xué)組分基本一致的生物結(jié)合料與瀝青具有良好的共混能力，共混瀝青的滲透性能提高，提高了瀝青與集料之間的粘附性，相應(yīng)的疲勞壽命提高。過多的生物重油摻量對(duì)硬質(zhì)瀝青起到了稀釋作用，反而對(duì)共混瀝青混合料的疲勞性能產(chǎn)生不利影響。

4 結(jié)論

① 將生物重油結(jié)合料以一定比例替代石油瀝青在技術(shù)上是可行的，不僅具有較好的使用性能，而且節(jié)約不可再生資源，可帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。生物重油對(duì)硬質(zhì)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性以及疲勞性能都有一定的影響，工程實(shí)踐中可根據(jù)不同氣候分區(qū)內(nèi)路用性能的具體要求選擇最佳的生物重油摻配比例。

② 隨著生物重油摻量的增大，共混瀝青及其混合料高溫穩(wěn)定性降低，車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度隨生物重油摻量的增大呈線性關(guān)系減小，高溫穩(wěn)定性是制約生物質(zhì)結(jié)合料摻量增大的主要因素。

③ 增大生物重油摻配比例，共混瀝青混合料的抗彎拉強(qiáng)度和彎曲勁度模量減小，最大彎拉應(yīng)變增大，生物質(zhì)重油可顯著改善硬質(zhì)瀝青及其混合料的低溫抗裂性，生物重油可作為硬質(zhì)瀝青的低溫改性劑使用。

④ 摻加生物重油后疲勞曲線雙對(duì)數(shù)擬合截距K值明顯增大，n值呈先減小后增大的變化趨勢，30%生物重油摻配比例下共混瀝青混合料的抗疲勞性能最優(yōu)，適宜的生物質(zhì)重油可顯著改善硬質(zhì)瀝青混合料的抗疲勞性能。

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Study on Rheological Properties and Road Performance of Biological and Low-grade Asphalt Blend Bitumen

MA Gaoqiang

(Shanxi Vocational and Technical College， Taiyuan， Shanxi 030001， China)

In order to partially replace petroleum asphalt products，bio-asphalt materials，proposed the use of bio-asphalt and hard asphalt blending method，using the rheological properties of DSR，BBR test biological and low-grade asphalt bitumen blends，and based on the rut test，beam bending test，freeze-thaw split test，and fatigue were studied by 10%，20%，30%，40%，50% bio-integrated road asphalt bitumen blended amount of performance.The results showed that：the combination of biological material to a certain percentage of heavy oil and bitumen alternative is technically feasible，with the increasing content of bio-heavy blend of asphalt mixes high temperature stability and reduced rutting test with dynamic stability increase the biological content of heavy linear decrease，increasing the proportion of bio-heavy oil blending，blending asphalt mixture at low temperature cracking resistance increase，adding biological hard asphalt heavy oil can improve the water stability and fatigue durability，engineering practice can choose to use the specific performance requirements of the appropriate way according to the different climatic sub-region heavy biological blending ratio.

road engineering； biological binder； hard asphalt； rheological properties； road performance

2015 — 04 — 07

國家自然基金項(xiàng)目(51308396)

馬高強(qiáng)(1981 — )，男，山西文水人，講師，從事路基路面材料與施工研究。

U 414.1

A

1674 — 0610(2016)06 — 0227 — 06