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    冷拌冷鋪瀝青混合料長期路用性能研究

    2020-09-10 07:22:44姜帥
    智能建筑與工程機(jī)械 2020年12期
    關(guān)鍵詞:路用性能

    摘? 要:冷拌冷鋪瀝青混合料作為一種新型瀝青混合料,具有節(jié)能、環(huán)保、施工效果顯著等特點,相比熱拌瀝青混合料,其長期路用性能更加優(yōu)異。本文以乳化型冷拌冷鋪瀝青混合料長期路用性能為研究對象,針對其抗老化性能、抗水損壞性能和抗化學(xué)腐蝕性能進(jìn)行了分析與探討,以期為冷拌冷鋪瀝青混合料的推廣與應(yīng)用提供參考和借鑒。

    關(guān)鍵詞:冷拌冷鋪;路用性能;抗老化性能

    中圖分類號:TU535? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A? ? ? ? ?文章編號:2096-6903(2020)12-0000-00

    1冷拌冷鋪瀝青混合料抗老化性能分析

    冷拌冷鋪瀝青混合料在外界環(huán)境的長期作用下,很容易出現(xiàn)瀝青老化現(xiàn)象,其中影響最為嚴(yán)重的因素為紫外光照、溫度。在上述兩種因素作用下,將會大大降低瀝青和集料之間的粘結(jié)性,致使混合料路用性能下降,最終縮短工程使用年限。為此,本文針對光老化、熱氧老化等問題對冷拌冷鋪瀝青混合料馬歇爾強(qiáng)度的影響進(jìn)行了分析[1]。具體如下:

    1.1光老化的分析

    太陽光輻射是導(dǎo)致冷拌冷鋪瀝青混合料光老化的主要因素,在紫外光長期作用下,瀝青將越來越脆,這將會降低瀝青的各項性能指數(shù)。為了更好地驗證光對冷拌冷鋪瀝青混合料的老化影響,本文采用了馬歇爾試驗法進(jìn)行冷拌冷鋪瀝青混合料馬歇爾強(qiáng)度的測定,并與熱拌瀝青混合料進(jìn)行比較分析,具體結(jié)果如表1所示。

    由此可見,光老化之后,無論是熱拌瀝青混合料,還是冷拌冷鋪瀝青混合料,其馬歇爾強(qiáng)度都會隨著時間的增加而大幅下降,直至趨于穩(wěn)定。其根源在于光老化作用下,將會促使瀝青脆化,進(jìn)而影響瀝青的粘結(jié)性能。伴隨時間的延長,瀝青混合料的馬歇爾強(qiáng)度將逐步趨向穩(wěn)定。相比之下,冷拌冷鋪瀝青混合料的馬歇爾強(qiáng)度下降幅度較小[2]。

    1.2熱氧老化的分析

    溫度是影響冷拌冷鋪瀝青混合料瀝青老化的直接原因之一,為了更好地分析溫度對混合料長期路用性能的影響,本文同樣以熱拌瀝青和冷拌冷鋪瀝青混合料進(jìn)行熱氧老化后的瀝青混合料性能分析,通過馬歇爾試驗所得結(jié)果如表2所示。

    由此可見,在熱氧老化0~70d之間,冷拌冷鋪瀝青混合料的穩(wěn)定度在0~21d時出現(xiàn)了上升趨勢,隨后又隨之下降。在老化初期,冷拌冷鋪瀝青混合料殘留水分不斷蒸發(fā)。由于瀝青混合料內(nèi)自由水的不斷下降,這會大幅增加瀝青與礦料的粘附性能,提高瀝青混合料的強(qiáng)度。然而,伴隨老化時間的持續(xù)延長,瀝青逐步發(fā)生氧化反應(yīng),瀝青輕組分揮發(fā)速度加快,強(qiáng)度隨之降低。通過數(shù)據(jù)分析可知,無論是熱拌瀝青混合料,亦或是冷拌冷鋪瀝青混合料,其瀝青混合料在熱氧老化條件下隨著老化時間的不斷增加,其強(qiáng)度變化趨勢具有一致性[3]。

    2冷拌冷鋪瀝青混合料抗水損害性能分析

    乳化型冷拌冷鋪瀝青混合料在長期使用過程中極易產(chǎn)生坑洞、松散等情況,很大原因在于此類材料的抗水損能力不足。為此,在長期路用性能研究中,抗水損害性能至關(guān)重要。本文以凍融循環(huán)試驗和浸水車轍試驗進(jìn)行分析與探討。

    2.1凍融循環(huán)試驗

    為進(jìn)行冷拌冷鋪瀝青混合料靜水損害性能評價,本文采用多次凍融循環(huán)試驗進(jìn)行探討。伴隨凍融循環(huán)天數(shù)的不斷增加,熱拌和冷拌冷鋪瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度都呈現(xiàn)出下降趨勢。在第10次凍融循環(huán)時,冷拌冷鋪瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度基本不復(fù)存在,但是熱拌瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度仍有所存留,基本上可達(dá)到40%左右。究其原因在于,凍融循環(huán)作用下,隨著凍融次數(shù)的不斷增加,進(jìn)入混合料內(nèi)的水越來越多,水壓力越來越大,進(jìn)而大大增加了混合料內(nèi)的空隙率,迫使其劈裂強(qiáng)度下降。由于養(yǎng)護(hù)過程中冷拌冷鋪瀝青混合料內(nèi)水分在持續(xù)蒸發(fā),因此,其空隙量更大,且較為分散,導(dǎo)致冷拌冷鋪瀝青混合料受凍融循環(huán)次數(shù)的影響作用更大。

    在反復(fù)凍融過程中,冷拌冷鋪瀝青混合料內(nèi)空隙不斷增加,內(nèi)部損壞越來越大。因此,做好冷拌冷鋪瀝青混合料空隙率研究至關(guān)重要,可以充分了解冷拌冷鋪瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度變化規(guī)律[4]。

    2.2浸水車轍試驗

    目前,常用的浸水車轍試驗主要包括3種,具體如下:

    第一種:在60℃烘箱內(nèi)放置試件,并進(jìn)行6h保溫處理。隨后向60℃水箱內(nèi)放入試件,以此進(jìn)行車轍試驗。

    第二種:在60℃水槽內(nèi)放入試件,并進(jìn)行48h浸泡處理。隨后向60℃水箱內(nèi)放入試件,以此進(jìn)行車轍試驗。

    第三種:在15℃水槽內(nèi)放入試件,并進(jìn)行2h浸水處理。隨后向40℃水槽內(nèi)放入試件,并進(jìn)行4h浸泡處理,以此進(jìn)行車轍試驗。

    為全面了解冷拌冷鋪瀝青混合料的浸水車轍試驗效果,本文采用了上述三種試驗方法,并和熱拌瀝青混合料試驗結(jié)果進(jìn)行比較分析。

    通過試驗可知,不同浸水車轍試驗條件下,兩種瀝青混合料的變化趨勢具有一致性,位移量都呈變大趨勢。在同一浸水條件下,冷拌冷鋪瀝青混合料隨著溫度的提升,其瀝青粘度將隨之降低,更易產(chǎn)生剪切形變現(xiàn)象。但是相比熱拌瀝青混合料,冷拌冷鋪瀝青混合料的位移量相對較小,由此說明在動水影響下,冷拌冷鋪瀝青混合料的抗水損性能更顯著。

    3冷拌冷鋪瀝青混合料抗化學(xué)腐蝕性能分析

    融雪劑是危害瀝青混合料性能的因素之一,冬季天氣寒冷,降雪時,為保證路面行車安全,不得不采用融雪劑清理路面積雪,一般情況下,其多采用富含堿性物質(zhì)的融雪劑,這種情況下將會導(dǎo)致瀝青混合料被堿腐蝕。為此,做好冷拌冷鋪瀝青混合料抗化學(xué)腐蝕性能研究很有必要。

    醋酸鉀類、氯鹽類是兩種常用的融雪劑材料,其中氯鹽類應(yīng)用最多。為了了解不同融雪劑對冷拌冷鋪瀝青混合料抗化學(xué)腐蝕性能的影響情況,本文同樣以熱拌瀝青混合料和冷拌冷鋪瀝青混合料為例,選取NaCl融雪劑類型進(jìn)行對比分析。

    將兩種試件浸泡到NaCl溶液內(nèi),每隔5d進(jìn)行一次檢測,檢測35d共8次,熱拌瀝青混合料浸泡天數(shù)為0時,穩(wěn)定度為16.45kN,無損傷;浸泡天數(shù)為35d時,穩(wěn)定度為14.02kN,損傷度為14.77%。冷拌冷鋪瀝青混合料浸泡天數(shù)為0時,穩(wěn)定度為15.6kN,無損傷;浸泡天數(shù)為35d時,穩(wěn)定度為9.26kN,損傷度為40.64%。由此說明,在浸泡NaCl溶液后,冷拌冷鋪瀝青混合料的損傷度更大。

    通過凍融劈裂強(qiáng)度比變化分析,熱拌瀝青混合料浸泡天數(shù)為0時,凍融劈裂強(qiáng)度比為90.28%,無損傷;浸泡天數(shù)為35d時,凍融劈裂強(qiáng)度比為81.81%,損傷度為9.38%。冷拌冷鋪瀝青混合料浸泡天數(shù)為0d時,凍融劈裂強(qiáng)度比為89.70%,無損傷;浸泡天數(shù)為35d時,凍融劈裂強(qiáng)度比為81.25%,損傷度為9.42%。由此說明,通過浸泡NaCl溶液后,兩類不同瀝青混合料的水穩(wěn)定性均有所下降,且下降幅度基本相同,且都可滿足規(guī)范規(guī)定。

    4結(jié)語

    綜上所述,隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,我國公路建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。瀝青路面是高等級公路最常見的一種路面結(jié)構(gòu)形式,其在傳統(tǒng)瀝青路面材料使用中,多以熱拌瀝青混合料為主,經(jīng)過長期實踐發(fā)現(xiàn),熱拌瀝青混合料的應(yīng)用,將會帶來許多問題,尤其是污染環(huán)境、老化現(xiàn)象嚴(yán)重等最為突出。為了解決這一難題,冷拌冷鋪瀝青混合料應(yīng)運而生。冷拌冷鋪瀝青混合料,簡稱CMA,是指在不加熱瀝青、礦料的情況完成拌和、攤鋪等一系列施工工序,養(yǎng)生施工后,可以達(dá)到與熱拌瀝青混合料力學(xué)性能相同的一種高性能瀝青混合料。本文以冷拌冷鋪瀝青混合料為研究對象,對其長期路用性能展開了論述,以期更好地掌握混合料的使用性能,提高應(yīng)用效果。

    參考文獻(xiàn)

    [1]徐世法,黃玉穎,蔡碩果,等.冷拌冷鋪瀝青混合料技術(shù)進(jìn)展[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化, 2018,35(2):34-36.

    [2]李思童,何志敏,蔡碩果,等.乳化型冷拌冷鋪瀝青混合料室內(nèi)加速模擬養(yǎng)生條件[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2018,35(2):37-42.

    [3]曹麗萍,王興隆,譚憶秋.乳化瀝青冷再生混合料初期性能評價[J].石油瀝青,2017(1):6-11.

    [4]季節(jié),劉祿厚,索智.水性環(huán)氧樹脂改性乳化瀝青混合料性能[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2018,44(4):568-576.

    收稿日期:2020-11-06

    作者簡介:姜帥(1987—),男,河南許昌人,本科,工程師,研究方向:交通。

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