SBS改性沥青OGFC-10最佳油石比确定及击实工艺研究.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 21 日 作者简介:解景超(1991),男,汉族,云南石屏人,中级职称,本科毕业,研究方向为公路工程施工技术、材料及项目管理。-83-SBS 改性沥青 OGFC-10 最佳油石比确定及击实工艺研究 解景超 龙建玉溪工程有限公司,云南 玉溪 653100 摘要:摘要:开级配沥青磨耗层(OGFC)作为一种先进的排水性路面材料,其特殊结构是由沥青和矿物质混合而成,并形成紧密的、互相连接的空隙结构。这个结构不仅能够提供出色的排水性能,还具有卓越的抗滑功能,同时能够有效地降低路面温度。因此,这种特殊的混合料引起了道路领域专业人士的广泛关注。
2、尽管传统的开级配路面在排水和抗滑方面取得了一定的效果,但由于其沥青用量较低、空隙率较高,导致了一系列问题,如路面强度不足和耐久性差。为了解决这些问题,本文深入研究了 OGFC 在国内外的发展和应用状况。为了系统地评估 OGFC-10混合料的性能,我们采用了不同油石比和加工工艺,制备了一系列试件,并进行了多项试验,包括马歇尔稳定度试验、沥青析漏试验和浸水飞散试验。通过对试验数据的综合分析,我们研究了不同油石比对沥青混合料参数的影响规律。深入分析了混合料析漏损失和飞散损失的影响因素,从而确定了最佳沥青用量范围。此外,为了更全面地了解 OGFC-10 混合料在不同条件下的性能,我们进行了不同击实温度
3、下的马歇尔稳定度试验,以揭示不同温度对 OGFC-10 混合料参数的影响规律。这一研究不仅为深入理解混合料在不同温度条件下的性能提供了重要数据支持,而且强调了在施工过程中对 SBS 改性沥青 OGFC-10 混合料施工温度进行有效控制的必要性。关键词:关键词:开级配沥青磨耗层(OGFC);最佳沥青用量;混合料参数;击实温度 中图分类号:中图分类号:U414 1 课题的提出及研究意义 本研究深入探讨了 OGFC 结构特性,强调了沥青和矿物质构成的互连空隙结构。该结构确保了排水性和抗滑功能,同时有效降低路面温度,引起了道路专业人士的关注。然而,传统开级配路面存在沥青用量低、空隙率高的问题,导致路面
4、强度和耐久性不足。本文通过多项试验对 SBS 改性沥青 OGFC-10 混合料进行了系统研究,包括马歇尔稳定度、沥青析漏和浸水飞散试验。通过分析数据,深入研究了油石比对混合料参数的影响规律,特别是对析漏和飞散损失的影响因素进行了分析。此外,还研究了不同温度对混合料参数的影响。这项研究提供了混合料性能在不同温度条件下的重要数据,并强调了在施工过程中对施工温度的有效控制的必要性。基于 OGFC 沥青混合料路面有上述优点,因此研究OGFC 沥青混合料配合比设计以及不同加工工艺对其设计参数的影响具有十分重要的意义。1.1 国内外研究现状 1.1.1 国外研究现状 低噪声沥青路面技术的发展始于 20 世
5、纪,具体而言,欧洲是其起源地。在 1960 年,前联邦德国首次引入了这项创新技术,为低噪声路面的发展奠定了基础。然而,在此之前,美国已经在 20 世纪 50 年代就开始了低噪声路面技术的初步尝试,特别是采用了开级配技术,目的是改善路面的排水性能,以提高交通安全性。随着时间的推移,欧洲的一些国家开始广泛采用低噪声沥青路面技术。英国和法国等国家在 20 世纪 70年代积极推动这一技术的应用,并在 1984 年后进行了一系列试验路的建设,旨在验证低噪声沥青路面的降噪效果和耐久性。这些试验为技术的进一步改进和推广提供了宝贵的经验。在国际范围内,法国成为推广和使用低噪声路面最迅速的国家之一。其成功经验为
6、其他国家提供了有益的借鉴。另外,日本在 20 世纪 80年代也加入了低噪声路面技术的研发与应用行列,显示出该技术在亚洲地区的发展潜力。综上所述,低噪声沥青路面技术在不同国家得到广泛关注和应用,逐渐成为全球交通基础设施创新的重要方向。其在提升驾驶体验、改善城市环境和增强道路安全性方面的优势使其在未来的道路建设中有望发挥更为重要的作用。1.1.2 国内研究现状 我国在 20 世纪 80 年代末引进了 OGFC(开级配沥中国科技期刊数据库 工业 A 青磨耗层)技术,与日本同时引进。这一技术主要采用了美国的 OGFC 技术,其核心目标是提升路面的抗滑性能,为交通安全和道路性能提供更可靠的支持。首次在我
7、国试验 OGFC 路面的铺筑始于 1988 年,在北京石家庄高速公路正定段开展了一段试验。随后,我国在不同地区陆续进行了 OGFC 路面的试验和应用。在1996 年,江苏杭州的一萧山二级公路上铺筑了长达7000m 的 OGFC 路面。紧接着,1997 年在杭州金华二级公路上又铺筑了长达 1000m 的试验段。1999 年,西藏路一和田路以及延安中路也成为了OGFC试验段的铺设地点。2000 年,北京上海高速公路沧州段、陕西宝鸡一牛背二级汽车专用公路,都相继铺筑了 OGFC 试验段。2002 年,北京昌平又成为 OGFC 试验段的一部分,同时在新疆乌鲁木齐市政工程中也展开了OGFC路面的应用研究
8、。这一系列的试验和应用表明我国对 OGFC 技术的关注和探索,并在不同地域和路段积极寻求其适用性和效果。这对于我国道路建设和维护领域的技术创新和提升具有重要意义,也为我国在交通基础设施领域的进步做出了积极贡献。1.2 主要研究内容及技术路线 1.2.1 主要研究内容 1)SBS 改性沥青 OGFC-10 混合料最佳沥青用量的确定。由沥青析漏试验得出 SBS 改性沥青 OGFC-10 混合料最大用油量,由沥青混合料的飞散试验得出 SBS 改性沥青 OGFC-10 混合料最小用油量的油石比,综合分析确定 SBS 改性沥青 OGFC-10 混合料最佳油石比。2)分析不同击实温度对 OGFC 沥青混合
9、料物理参数的影响。1.2.2 技术路线 为了深入研究 OGFC-10 改性沥青混合料的性能和优化其配方,我们首先进行了广泛的国内外技术资料收集和分析。在对已有研究成果的深入了解基础上,我们制定了详细的试验方案,以确保实验的科学性和可靠性。随后,我们按照试验方案成功制备了一系列不同加工工艺和油石比的 OGFC-10 沥青混合料的马歇尔试件。这些试件涵盖了多种可能的配方组合,旨在全面了解不同参数对混合料性能的影响。随后,我们进行了室内试验,包括了马歇尔稳定度试验、谢伦堡沥青析漏试验和肯塔堡飞散试验。这一系列试验的目的在于全面评估OGFC-10改性沥青混合料的性能表现,为其后续应用提供科学支持。试验
10、的结果将被用于确定影响 OGFC-10 改性沥青混合料最关键技术参数和最佳油石比。这不仅有助于对该混合料质量进行有效控制,还将为其更广泛的推广和应用提供实际可行的方案。通过这一研究,我们期望为道路建设领域的技术创新和材料优化贡献一份重要的科研成果。2 试验原材料及方案 2.1 原材料技术性质 2.1.1 SBS 改性剂 本次试验采用的 SBS 改性剂是由中国石油化工股份有限公司茂名分公司生产的 F503,掺量定为 4%,改性剂详见图 1。图 1 SBS 改性剂 2.1.2 基质沥青 本课题采用茂名 70#石油沥青如图 2,分别按油石比 5%、5.3%、5.6%计算出三组混合料中各自的沥青用量,
11、茂名 70#石油沥青各项指标如表 1 所示:图 2 茂名 70 号沥青 84中国科技期刊数据库 工业 A 表 1 茂名 70 号基质沥青各项指标 针入度(25,100g,5s),1/10mm 80100 延 度(15,5cm/min),cm 不小于 100 软化点(环球法),4252 溶解度(三氯乙稀),%不小于 99.0 闪点,(开口)不低于 230 密度(25),g/m3 0.97-1.01 蜡含量,%(m/m)不大于 3.0 质量损失,%不大于 1.0 针入度比,%不小于 50 2.1.3 集料 试验用各粒径集料由标准套筛筛分所得,各粒径集料的相对密度如表 2:本课题采用 OGFC-10
12、 级配,其级配范围如表 3:本次试验统一取 OGFC-10 矿质混合料级配的上限值,因此各粒径集料的比例如表 4:本试验选用矿料为硅酸盐水泥,其粒径小于 0.075,由上表的分计筛余百分率可知,各集料所占的百分比为 94%,所以水泥的掺量为 6%。2.2 试验方案 2.2.1 马歇尔试件制备 1)拌合前准备 根据OGFC-10沥青混合料中各粒径集料的级配要求,称量出不同粒径的集料用量,再将称好的集料混合在一起;将基质沥青放入恒温箱中,将温度调到150度,待其慢慢热熔成液体状,根据油石比的不同,确定出每组试件中不同的沥青用量;将称量好的混合料放入烘箱,加热温度与沥青拌合时温度一致,在烘箱里面烘烤
13、 35 小时;2)拌合过程 本次试验采用沥青混合料拌和机,具体操作规程和注意事项如下:接通电源后,按照试验规程或工作需要设定拌和时间及加热温度,控温约 20 分钟后锅的内壁即可达到设定温度,即可开始工作;摇动手柄,降下搅拌锅,将事先预热好的混合料倒入锅中;摇动手柄,上升搅拌锅,使搅拌叶片伸入锅内,按下面板中的“启动”按扭开始搅拌,当搅拌到预置时间时,自动停机;通过手把松开锁紧螺母,倒出搅拌好的混合料。试验完成,切断电源。及时趁热清理搅拌锅,保持沥青混合料拌和机清洁。必要时在机械传动部位加注润滑油。本文采用热拌和沥青混合料的试验方法进行试验,所以拌合过程如下:a、在拌合前,把沥青拌和机中拌合锅的
14、温度设定到 SBS 改性剂对应的拌合温度 170;b、在温度达到所需温度时,把烘箱里烘烤好的集料和矿粉放到沥青拌和机的拌合锅里,干拌集料 90s;c、干拌完成后,加入所需质量的沥青及 SBS 改性表 2 各集料的相对密度 物理指标 集料粒径mm 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 表观相对密度 2.956 2.719 2.657 2.638 2.975 2.623 2.538 毛体积相对密度 2.788 2.662 2.609 2.601 2.941 2.613 2.536 表 3 OGFC-10 矿质混合料集料级配范围 混合料类型 下列筛孔(mm)的通过率%9
15、.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 级配范围()90100 5070 1022 618 415 312 38 26 OGFC-10(上限)100 70 22 18 15 12 8 6 OGFC-10(下限)90 50 10 6 4 3 3 2 表 4 OGFC 集料组成计算表 筛孔尺寸(mm)9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 分计筛余百分率(%)0 30 48 4 3 2 5 2 累计筛余百分率(%)0 30 78 82 85 87 92 94 通过百分率(%)100 70 22 18 15 12 8 6 85中国
16、科技期刊数据库 工业 A 剂,搅拌 120s,即可拌合出实验所需要的沥青混合料,一次拌合可以做一组试件,前三组共 9 个试件,后三组每组做一个试件,每组剩余的做析漏试验。3)马歇尔试件制备过程 将盛料的托盘和模具提前预热,以免沥青混合料在制备过程中热量损失,影响试验的准确性;在底模上放一块圆形滤纸,把试模扣在底模上,开始往试模里装料,当沥青混合料填至试模高度约 2/3处时,用捣棒均匀振捣 15 次左右,保证填料均匀;当沥青混合料填至试模端口时,用泥铲抹平,贴上滤纸。其中,每组试件中取一个试件,在里面插上温度计,让其温度降低 25;将做好的试件套上套筒,放在马歇尔电动击实仪上,前三组试件双面击打
17、 75 次,另外三组试件双面击打 50 次;把制作好的试块贴好标签,进行分类处理,整齐堆放,12 小时后方可以进行脱模。4)马歇尔试件养护过程 针对前三组试件,经过双面击实 75 次后,我们采取了特定的处理步骤。这些试件被放置于恒温水箱中,并将水箱的温度设定在 60。在此温度下,试件被养生 3040 分钟,以确保其达到特定的温度条件。这一处理过程的目的是为了为后续的浸水马歇尔稳定度试验做好充分准备。对于后三组试件,经过双面击实 50次后,我们采取了不同的处理方式。这些试件被置于600.5的恒温环境中,进行养生 48 小时。养生结束后,试件被取出并在室温下存放 24 小时。这一步骤的目的是确保试
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