CN112573862A - 一种基于高模量沥青的耐久性沥青混合料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于高模量沥青混合料的耐久性沥青混合料。包括高模量沥青和矿料，所述矿料质量份为100份，则所述石油沥青的质量份为5.0～6.0份；所述矿料由集料和矿粉组成，分别占矿料总质量的93～98％和2～7％；发明的混合料具有如下有优点：具有较好的高温性、模量性能、抗疲劳性能和耐久性能；用在道路下面层，可减少车辆荷载作用下沥青混凝土产生的应变，提高路面的抗疲劳和抗车辙的能力；有利于延长路面使用寿命和维修周期，提高经济效益。

Description

一种基于高模量沥青的耐久性沥青混合料

技术领域

本发明涉及一种路面铺筑材料，尤其涉及一种基于高模量沥青的耐久性沥青混合料。

技术背景

耐久性高模量沥青混合料(EME)是一种整体模量较高，抗疲劳性能良好的路面材料。它通过提高沥青混合料的模量，减少车辆荷载作用下沥青混合料产生的变形，减弱混合料内部的细微损伤，从而提高路面的整体强度。根据此特点，将耐久性高模量沥青混合料设置在交通量繁重路段的中、下面层以及长寿命沥青路面的基层，能够显著改善路面结构的承载能力，延长使用寿命，降低沥青面层的厚度，节约路面材料，降低道路造价，有利于道路施工的环保性。

高模量沥青混凝土有三个方面的参数提高了很多：第一，动态模量提高，表明抗形变能力增强；第二，损失模量提高，当对其造成相同变形时，需要施加的外力功变大，也就是说需要的轮载压力变大，或者说轮载压力相同时需要的荷载时间变长；第三，车辙因子提高，抗车辙能力增强。

耐久性高模量沥青混凝土起源于法国，在80年代初期的道路工程中，法国第一次实际应用高模量沥青混凝土，主要用在旧路面结构补强以及道路的养护项目方面。此后，其使用量逐步增加，较多地应用于对城市道路进行修补和养护，希望它的应用可以减小道路路面的厚度，而且高模量沥青混凝土的各方面性能良好，没有早期维修措施时依旧具有相同良好的使用效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温性能好、经济效益高，抗疲劳性能强、有良好的耐久性且具有一定压实厚度(约为7～16cm)的一种抗车辙沥青混合料，具体通过以下技术方案来实施：所述沥青混合料包括高模量沥青和矿料；

所述矿料质量份为100份，则所述石油沥青的质量份为5.0～6.0份；所述矿料由集料和矿粉组成，分别占矿料总质量的93～98％和2～7％。所述集料的岩性为玄武岩或石灰岩，按照粒径分为四组：第一组：10～15mm；第二组：5～10mm；第三组：2.75～5mm，第四组：0～2.75mm，上述四组集料质量占矿料总质量的百分比依次为30％～40％，15％～24％，10％～20％；20％～30％；

所述的沥青混合料特征在于，所述沥青混合料的最小沥青用量通过丰度系数 K来确定，K>3.41；

所述的沥青混合料，其特征在于压实厚度达到7～16cm；

所述的沥青混合料，其特征在于所述沥青混合料的旋转压实试件的空隙率 VV﹤6％；

所述的沥青混合料，其特征在于所述沥青混合料的法国车辙试验运行30000 次所对应的车辙率≤7.5％；

所述的沥青混合料，其特征在于所述沥青混合料的中国车辙试验的动稳定度大于3000次/mm；

所述的沥青混合料，其特征在于试验温度15℃，试验频率10Hz条件下的复合模量E>14000MPa；

所述的沥青混合料，其特征在于在试验温度10℃，试验频率25Hz，应变水平80με条件下的两点疲劳寿命次数≥100万次；

所述的沥青混合料，其特征在于混合料冻融劈裂试验，劈裂强度比TSR>80％；

所述的沥青混合料，其特征在于混合料低温小梁试验，弯曲破坏应变≧ 2000με。

本发明采用高模量沥青作为胶结料，可以有效提高沥青混合料的模量，提高其抗高温车辙变形的能力，提高路面的耐久性；同时为保证骨料之间的合理布局，克服颗粒组合的松散性，保证骨架稳定性，采用粗、中、细间断级配进设计要求中间粒径d中与粗颗粒直径d粗之比小于20％，d细与中间粒径直径d中之比小于20％。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

本实施例沥青混合料主要由100质量份的矿料和5.8质量份的高模量沥青组成，其中结合料采用中石油公司生产的高模量沥青产品，，矿料包括石灰岩集料和石灰岩矿粉。石灰岩集料和矿粉的质量别占矿料质量的97％和3％，石灰岩集料按下列粒径范围设为四组：第一组：10～15mm；第二组：5～10mm；第三组： 2.75～5mm，第四组：0～2.75mm，上述四组集料质量占矿料总质量的百分比依次为31％，19％，11％；36％，其级配见表1。

表1级配表(法标)

高模量沥青混合料胶结料用量通过丰度系数K控制，要求丰度系数K>3.4，K根据下式计算：

表2系数表

G(％)	S(％)	s(％)	f(％)	ρ<sub>G</sub>(g/cm<sup>3</sup>)
					38.8	49.9	2.8	8.5	2.689

因此，油石比取决于级配，根据设计级配确定出各个系数，见表，当油石比为5.8％时，丰度系数K＝3.52>3.4，即5.8％的油石比可以满足丰度系数K的要求，可作为设计油石比。

将按上述级配配置好的矿料放入搅拌设备，拌合10～15秒后加入上述对应质量份的中石油高模量沥青，再搅拌40～45秒得到沥青混合料。将得到的上述沥青混合料进行下述相关性能的试验：

1)旋转压实试验

将上述沥青混合料制成Φ150mm的试件，并根据法国相关标准中对沥青混合料的旋转压实试验的技术要求进行旋转压实试验，试验结果汇总如表3。

表3旋转压实试验结果

试验结果表明法标和美标空隙率试验结果都满足相关的技术要求。

2)水稳定性检验

水稳定性能试验采用冻融劈裂试验进行检验，试验结果如表4所示。

表4水稳定性试验结果

从混合料的冻融劈裂试验来看，其TSR值和条件劈裂强度都满足相应的技术要求，表明混合料的抗水损害性能满足要求。

3)法国车辙试验

表5法国车辙试验结果

4)国标车辙

在60±1℃，0.7±0.05MPa条件下进行车辙试验以检验沥青混合料的高温稳定性，动稳定度试验结果及车辙试件空隙率分别见表和表。

表6车辙试验动稳定度

表7车辙试件空隙率汇总

5)低温性能试验

按照我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)中 T0715-1993规定的方法进行断级配低标号改性沥青混合料的低温小梁试验。试验结果如表所示。

表8标准试件低温小梁试验结果

6)模量性能试验

模量性能验证采用两点弯曲复数模量试验进行，试验温度15℃，试验频率 10Hz。试验结果如表所示。

表9耐久性高模量沥青混合料模量试验结果

从模量检测数据来看，所设计的耐久性高模量沥青混合料的复数模量符合，大于14000MPa的技术要求。

7)疲劳性能试验

疲劳性能采用法国两点弯曲疲劳试验(欧标试验方法EN12697-24)，试验温度10℃，试验频率25Hz，应变水平130με，一组4个试件。试验结果如下表 0。

表10耐久性高模量沥青混合料疲劳试验结果

从模量检测数据来看，所设计的耐久性高模量沥青混合料的疲劳性能可以满足相应的技术要求。

以上混合料的性能验证试验表明：本实施例沥青混合料的石料级配和对应沥青用量而形成的沥青混合料能满足所需的体积指标和各项路用性能指标的要求。

Claims (10)

1.一种基于高模量沥青的耐久性沥青混合料，其特征在于：包括高模量沥青和矿料，所述矿料质量份为100份，则所述石油沥青的质量份为5.0～6.0份；所述矿料由集料和矿粉组成，分别占矿料总质量的93～98％和2～7％；所述集料的岩性为玄武岩或石灰岩，按照粒径分为四组：第一组：10～15mm；第二组：5～10mm；第三组：2.75～5mm，第四组：0～2.75mm，上述四组集料质量占矿料总质量的百分比依次为30％～40％，15％～24％，10％～20％，20％～30％。

2.根据权利要求1所述的沥青混合料特征在于，所述沥青混合料的最小沥青用量通过丰度系数K来确定，K>3.41。

3.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于压实厚度达到7～16cm。

4.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于所述沥青混合料的旋转压实试件的空隙率VV﹤6％。

5.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于所述沥青混合料的法国车辙试验运行30000次所对应的车辙率≤7.5％。

6.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于所述沥青混合料的中国车辙试验的动稳定度大于3000次/mm。

7.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于试验温度15℃，试验频率10Hz条件下的复合模量E>14000MPa。

8.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于在试验温度10℃，试验频率25Hz，应变水平80με条件下的两点疲劳寿命次数≥100万次。

9.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于混合料冻融劈裂试验，劈裂强度比TSR>80％。

10.根据权利要求1所述的沥青混合料，其特征在于混合料低温小梁试验，弯曲破坏应变≥2000με。