聚烯烃/乙烯共聚物干法改性OGFC沥青混合料路用性能研究

Highway Engineering道路工程聚烯烃/乙烯共聚物干法改性OGFC沥青混合料路用性能研究刘永明,林汀2(1.江西省交通工程质量检测中心,江西南昌330038:2江西省交通运输技术创新中心,江西南昌33003摘要:OGFC是一种具有透水、防滑、降噪等功能的开级配混合料。以聚烯烃/乙烯共聚物新型改性剂为研究对象,在分析和阐述共聚物改性机理的基础上,采用干法拌合工艺,通过窒内对比试验,对不同OCFC沥青混合料力学性能进行研究。结果表明,在0CFC中加入聚烯烃/乙烯共聚物可有效提高混合料的抗车辙能力、残留稳定度以及抗裂性能。本研究可为聚烯烃/乙烯共聚物干法改性OGFC沥青混合料的工程应用提供理论依据和试验数据。关键词:沥青混合料;OGFC;聚烯烃/乙烯共聚物;路用性能中图分类号:U416.217文献标识码:B文章编号:1002-4786(2013)01-0045-03Experimental Study on Pavement Performance of Polyolefin/EthyleneCopolymer Modified OGFC Hot Mixtures AsphaltLIU Yong-ming, LIN Ting(Jiangxi Provincal Traffic Engineering Quality Inspection Center, Nanchang 330038, China: 2 Jiangxi Provincal TransportationTechnological Innovation Center, Nanchang 330038, China)Abstract: Open graded friction course(OGFC) is an asphalt mixture with interconnecting voids that provideimproved surface drainage during rainfall and reducing traffic noise. Based on the aggregate grade of OGFC as-halt mixture the mechanical properties of polyolefin/ethylene copolymer modified hot mixtures asphalt(dry pro-cess)are studied by experimental tests. The test results indicate that the performance of anti-rutting, anti-cracking and water stability for modified asphalt mixture are greatly improved. The study can give a reference for theapplication of copolymer modified OGFC asphalt mixtureKey words: asphalt mixture; open graded friction course; polyolefin or ethylene copolymer; road performance0引言能、减少雨天溅水而设计,其设计空隙率高达20%OGFC( Open Graded Friction Courses)是一种具左右,降水时路表水可通过结构层连通的空隙渗入有连通空隙的开级配抗滑磨耗层沥青混合料。它结构内部并排走,有效地降低了表面积水所引起的起源于欧洲,在德国称为大空隙或排水性路面,英水雾、溅水及眩光,增加路面表面粗糙度。由于国称为大空隙率沥青碎石,美国称为开级配沥青磨OGFC具有空隙率大、表面粗糙、雨天抗滑、减少耗层(oGFC)。OGFC主要是为提高路面的抗滑性水膜滑溜、提高雨季夜晚行车标线的识别能力和降笔者深刻感到,只要注意施工中服务「2]邓学军.路基路面工程[M]的细节,并能够认真对待,减少参考文献北京:人民交通出版社,2008水泥混凝土路面早期断裂并不是[孙忠义,王建华.公路工程「31JTGF30-2003,公路水泥混不可能的,会有更多高质量的水试验工程师手册[M].北京:人中国煤化工规范S]」泥混凝土公路为经济和社会发展交通出版社,2003.CNMHG62013年1月第1期|45道路工程 Highway Engineering低行车噪音等特点,越来越受道路工作者的关注表2碎石性能指标国外发达国家自上个世纪中叶就开始对OGFC进行两种规格碎石(mm)的数值技术指标研究,20世纪70年代末以来,已经在国外高等级公95-164.75-9.5路上得到了较多的应用,荷兰60%的高速公路为排<0075mm含量(%)水性沥青混凝土路面,日本真正实施于1987年毛体积相对密度2.7321993年成立了排水性铺装研究会,1996年日本道路表观相对密度2.7752.761协会编制出版了《排水性铺装技术指南》,用于指导吸水率(%)0.39施工叫。高黏度沥青是OCFC混合料的核心材料,因针片状颗粒含量(%)此在试验研究过程中不可避免地要涉及到高黏沥压碎值(%)105青种类的选择,排水沥青混凝土路面的经济性也洛杉矶磨耗损失(%)154受到高黏沥青种类选择的支配坚固性(%)本文针对OGFC混合料的组成特点,在最佳沥软石含量(%)04青用量条件下,以聚烯烃/乙烯共聚物(以下简称RK300)为主要原料,辅助于合适的增容剂、分散1.3RK300物理性能与作用机理剂和特种添加剂,通过现代化工合成工艺制成高相参照工业化产品质量的检测指标和方法,本文容、高分散的颗粒状改性剂四,对不同高黏沥青结对聚烯烃/乙烯共聚物进行了物理性能检测,结果合料以及是否掺加RK300的混合料的路用性能迸行如表3所示。对比研究,分析沥青混合料和RK300的加入对沥青表3RK300物理性能指标混合料的性能影响。技术参数数值1原材料熔点C120-1501.1沥青密度/(g/cm3)0.96-0.98试验采用埃索70号基质沥青,掺加高聚物HRK-011改性剂进行改性,埃索70基质沥青掺加聚合物(%)高聚物改性剂TPS进行改性,其技术指标见表1。填料(%)表1高黏沥青性能指标外观/色泽黑色颗粒状埃索70#埃索70#项目改性沥青改性沥青RK300应用了“快速分散相容技术”,在一般热(HRK-011)(TPS)拌沥青混合料的温度下即超过其熔点并达到“微米针入度(25℃,100g,5s)/0.1mm47.646.3级分散”,在骨料表面形成“岛型高分子分散膜”,并延度(5℃,5 cm/min)cm50.748.5与骨料形成良好的结合。若加入热沥青湿拌,则软化点859部分熔化了的成分,与沥青中低分子组分发生化学反应,结成大分子量组分,从而提高了沥青的粘度密度(15℃)(g/m3)1.0291029和稠度,沥青软化点也随之提高,可有效改善沥青黏韧性(25℃)(N·m)20.9217.9混合料的韧性和抗剥落能力。另一部分未完全熔韧性(25℃)/(N·m)11.3210.13化的成分在沥青中以微米级的微粒形式分散(如图1旋转薄膜加热质量损失(%)006所示),形成网络结构,从而起到加筋增强、增韧试验(163℃,针入度比(%)84.2作用,提高沥青混合料的模量。通过干拌、湿拌过程75min)延度5℃cm31,330.4RK300均可增强沥青与骨料的粘合力、提高沥青粘稠度和软化点,并在混合料中形成均匀的高分子网1.2矿料格加筋,从而增强沥青混合料的韧性,改善了沥青试验原材料采用深圳生产的辉绿岩集料,性能混合料的耐中国煤化工和施工条件等指标见表2。因素的综合CNMHG施工方法。交通标准化Highway Engineering道路工程比不掺加RK300强度增加了1.39kN,在一定程度上改善了沥青混合料路用性能。3室内路用性能试验参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE202011),采用车辙试验的动稳定度来评价混合料的高温稳定性,试验温度为60℃,试验轮压07MPa,在不浸水的条件下进行车辙试验。采用浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比来评价混合料的水稳定性。同时在低温条件下进行小梁弯曲注:图中白色亮点为RK300微粒试验,评价混合料的低温弯曲性能。试验结果见图1RK300显微镜成像图表6。2配合比设计表6OGFC沥青混合料室内试验汇总试验结果2.1级配设计检验项目为分析RK300的掺加对混合料性能的影响,针HRK-011HRK-O11不加RK300不加RK300掺加RK300掺加RK300对掺加RK300与否设计了2种级配,如表4所示。动稳定度DS/(次/m)101611350011374表4碎石性能指标通过下列筛孔(mm)的沥青质量百分率(%)残留稳定度89.1类型1613.29.54.752.361.18060.30.150.75冻融劈残留裂强度比86492.391.6RK3o10096561921015.51988615.748掺加破坏应变286429733486335110096561820.2146113846.05.648从表6中结果可以看出,对相同级配不同结合2.2最佳沥青用量及马歇尔试验结果料的混合料性能来说,HRK-01结合料的各项路针对设计的2种级配,分别采用埃索70号改性用性能试验结果要明显优于TPS结合料。而在不同沥青(HRK-011)和埃索70号改性沥青(TPS)高黏度的油石比沥青混合料中掺加RK300的油石比为改性沥青结合料拌制OGFC混合料,确定最佳沥青47%,HRK-01沥青混合料的路用性能与TPS相比用量后等量降低油石比。最终确定的不掺加RK300表现出明显的差异。那么,RK300其作用原理:是和掺加RK300两种级配的最佳油石比分别为50%和将RK300加入高温的石料中,吸热软化,在搅拌过4.7%。两种级配在最佳沥青用量下的马歇尔体积程中,由于受到石料的剪切作用,RK300以离散的指标如表5所示。状态均匀分布在沥青混合料中,以薄膜的形式粘表5马歇尔试验结果附在石料表面,形成了粗集料表面沥青膜加高聚级配类型沥青种类油石比空隙率稳定度物膜加沥青膜的三层膜结构,加上高温条件,膜之间的相互渗透成为可能。冷却过程中,混合料中K-0116.72不加RK300的高聚物与沥青相互渗透,形成沥青合金化,基质506.94沥青得到很好的改性。冷却后,高聚物不同程度的HRK-01I4.7192掺加RK300交织起来,在石料骨架内搭桥,起到加筋、填隙作TPS4.719792用中由表4及表5中结果可以看出,掺加RK300后,4结语等量降低了原设计的油石比,最佳油石比反而减对于OGFC混合料,RK300的加入将有助于提小了0.3%,而空隙率相对减小0.9%,原因是加入高混合料的综合路用性能,因此在实际施工中,用的RK30等量降低沥青用量,使得自由沥青的数量来改善混合中国煤化工FC混合料由于减少,但是,空隙率符合设计要求,反观稳定度,空隙率大而HCNMHG013年1月道路工程 Highway Engineering西铜高速公路橡臉路面设计李克,赵胜林,王鹏(陕西省公路勘察设计院,陕西西安710068)摘要:为了落实科学发展和可持续发展的要求,发展低碳经济政策,西铜髙速公路工程铺筑了橡胶沥青路面,萩得了良好的效果。关键词:高速公路;橡胶沥青路面;设计与施工中图分类号:U416218文献标识码:A文章编号:1002-4786(2013)01-0048-03Rubber Pavement Design for Xitong ExpresswayLI Ke, ZHAO Sheng-lin, WANG Peng(Shaanxi Provincial Highway Survey and Design Institute, Xi'an 710068, China)Abstract: In order to implement the requirements of scientific development and sustainable development, inaccordance with policy of low carbon economy, the expressway from Xi' an to Tongchuan is paved with rubber as-phalt pavement, which obtains good resultsKey words: expressway; rubber asphalt pavement; design and construction1工程概况度22cm的沥青混凝土层结构,上面层为4cm细粒式新建的西安至铜川高速公路全线采用高速公路沥青玛蹄脂碎石SMA-13。沥青玛蹄脂碎石具有较标准,其中起点为泾阳立交段为双向八车道高速公好的高温稳定性、良好的耐久性和表面特征及低温路;泾阳立交一铜川为双向六车道高速公路。项目抗裂性。但其对粗、细集料质量及加工工艺要求于2009年开工建设,在西铜高速公路建设期间,按高,施工监控较复杂、造价高,而且其后期养护成照交通运输部、陕西省交通运输厅关于建设绿色低本也高。在项目建设期间,按照省厅节约办交通、碳交通的要求,以及本项目试验段铺设橡胶沥青路低碳绿色办交通的理念,对橡胶沥青作为上面层进面的使用效果及项目进展情况,经过专题研究、比行了比选、论证选论证后将西铜高速公路上面层采用橡胶沥青路橡胶沥青是将废旧的汽车轮胎回收,加工成橡面,已于2011年底建成通车,目前运营情况良好。胶粉,再将橡胶粉和某些添加剂均匀的掺加到基质橡胶沥青路面与SBS沥青路面的对比分析沥青里,并在一定的温度条件下(180℃以上)与沥西安至铜川高速公路施工图设计原路面为总厚青充分的熔胀反应得到的改性沥青胶结材料。由于心·心心·心······心·心···心心·心心心心心心心·心心心·心·心·心心…·心心··心·△·心参考文献[4] Mallick R.B., Kandhal P.S., Cooley Jr LA.and[]屈殿功,巩涛,张宵鹏.OGFC排水性沥青混凝 Watson D.E. Design, construction, and performance of土路面施工技术门J公路,2004,(1):22-26new-generation open-graded friction courses[R]. Na-[2]欧阳春发,王仕峰,张勇,朱玉堂.高温贮存 tional Center for Asphalt Technolog., Auburn,AL稳定的聚合物改性沥青材料制备方法P中国专利:2000ZL2003l01081084,2003-10-23作者简介:刘里千君研究方向为公路3]JTGE20-201,公路沥青及沥青混合料试验路基、路面使中国煤化工规程S收稿日期:201YHaCNMHG48|交通标准化