沿海環(huán)境下膠粉瀝青混合料抗水損害性能研究★

馬愛(ài)群 賈琛琛 尹明干

(鹽城工學(xué)院土木工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224051)

沿海環(huán)境下膠粉瀝青混合料抗水損害性能研究★

馬愛(ài)群 賈琛琛 尹明干

(鹽城工學(xué)院土木工程學(xué)院，江蘇 鹽城 224051)

通過(guò)浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，從氯鹽溶液濃度、橡膠粉細(xì)度、浸泡時(shí)間三方面，探討了橡膠粉瀝青混合料的抗水損害性能，指出高鹽及高濕環(huán)境對(duì)瀝青混合料的性能有較大的影響。

橡膠粉，瀝青混合料，馬歇爾試驗(yàn)，凍融劈裂試驗(yàn)

0 引言

沿海地區(qū)的道路經(jīng)常會(huì)受到海水和鹽霧的影響。由于海水中富含氯鹽、硫酸鹽等各類鹽離子，瀝青面層材料長(zhǎng)期受到氯離子干濕交替的侵蝕，會(huì)加劇瀝青粘附性的降低，從而導(dǎo)致瀝青混合料的性能損傷，使得其耐久性劣化。若再經(jīng)歷汽車(chē)荷載的作用，必然導(dǎo)致瀝青路面水損害現(xiàn)象的發(fā)生[1-4]。本文著重研究高鹽—高濕環(huán)境對(duì)橡膠粉瀝青混合料水損害性能的影響。

1 試驗(yàn)材料及試樣的制備

1.1 試驗(yàn)材料

基質(zhì)瀝青為泰州中海AH-70號(hào)重交通瀝青，橡膠粉選用江陰產(chǎn)40目、60目、80目膠粉。橡膠粉摻量15%，制備橡膠粉改性瀝青(CRM)進(jìn)行性能測(cè)試。基質(zhì)瀝青及改性瀝青基本性能見(jiàn)表1。集料為石灰?guī)r通過(guò)機(jī)械破碎制得，級(jí)配選用AC-13型，其礦料級(jí)配組成見(jiàn)表2。

表1 瀝青基本性能

表2 礦料合成級(jí)配

1.2 試驗(yàn)方法

按照J(rèn)TG E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程成型馬歇爾試件。將試件分別于清水，5%，10%和15%的NaCl溶液中浸泡2 d，4 d和6 d。通過(guò)凍融劈裂試驗(yàn)與浸水馬歇爾試驗(yàn)評(píng)價(jià)高鹽—高濕環(huán)境對(duì)瀝青混合料水溫度性能的影響。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 氯鹽溶液濃度的影響

將60目橡膠粉以15%的摻量摻入基質(zhì)瀝青制備改性瀝青，成型馬歇爾試件。分別浸泡于NaCl濃度為0%，5%，10%和15%的溶液中2 d，再分別進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)與凍融劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果列于表3，圖1和圖2之中。

從表3中可以看到，瀝青混合料試件經(jīng)受氯鹽溶液浸泡之后浸水前后穩(wěn)定度值均下降，殘留穩(wěn)定度值下降幅度較大，當(dāng)氯鹽溶液濃度為15%時(shí)殘留穩(wěn)定度下降幅度為12.5%之多。

表3 不同濃度溶液浸泡后浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

從圖1中可以看出，在不同濃度的NaCl溶液作用下，瀝青混合料試件凍融前后的劈裂強(qiáng)度均有不同程度的降低。從圖中趨勢(shì)線可以看出，由于凍融循環(huán)的損傷作用，凍融后的試件劈裂強(qiáng)度降幅較凍融前大。同時(shí)，從圖2可以看出，隨著NaCl濃度的增加，瀝青混合料TSR值呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

2.2 橡膠粉細(xì)度的影響

固定浸泡溶液的濃度為10%，分別以不同細(xì)度的膠粉改性瀝青混合料氯鹽溶液浸泡2 d后進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，以研究橡膠粉細(xì)度對(duì)于瀝青混合料抗氯鹽侵蝕的影響。試驗(yàn)結(jié)果列于表4及圖3，圖4中。

表4 不同細(xì)度膠粉改性瀝青混合料浸泡后浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

從表4中可以看到，膠粉改性瀝青混合料試件浸水前后馬歇爾強(qiáng)度值均大于基質(zhì)瀝青混合料試件，同時(shí)殘留穩(wěn)定度值也隨著膠粉細(xì)度的增加呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。這也說(shuō)明橡膠粉改性瀝青混合料具有一定的抵抗氯鹽侵蝕的性能。同時(shí)還可以發(fā)現(xiàn)，80目膠粉改性瀝青混合料與60目改性瀝青混合料相比性能提高不大，說(shuō)明膠粉細(xì)度也不是越細(xì)越好。考慮到經(jīng)濟(jì)性，60目膠粉改性瀝青抵抗高鹽高濕環(huán)境的性能最佳。從圖3中可以看出，膠粉改性瀝青混合料試件的凍前與凍后強(qiáng)度均高于基質(zhì)瀝青混合料，且隨著膠粉細(xì)度的增加呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，當(dāng)膠粉細(xì)度達(dá)到較細(xì)值時(shí)增長(zhǎng)并不是太明顯。圖4中各混合料TSR的值也有類似的規(guī)律。

2.3 浸泡時(shí)間的影響

以60目橡膠粉為例，按照10%的摻量制得膠粉改性瀝青混合料,在10%氯鹽溶液浸泡后進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果列于表5,圖5和圖6中。

表5 不同浸泡時(shí)間浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

從表5中可以看出，瀝青混合料浸水前與浸水后馬歇爾穩(wěn)定度值均隨著浸泡時(shí)間的增加而不斷減小，殘留穩(wěn)定度也隨著浸泡時(shí)長(zhǎng)呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。同時(shí)，還可以發(fā)現(xiàn)，各個(gè)參數(shù)減小的趨勢(shì)在浸泡初期影響較大，而隨著浸泡時(shí)間達(dá)到一定數(shù)值之后會(huì)趨緩。這可能是由于瀝青混合料開(kāi)始與鹽水接觸時(shí)，鹽類物質(zhì)與瀝青相互作用加快了瀝青混合料的老化，導(dǎo)致瀝青與集料之間的粘結(jié)力急劇下降；而隨著浸泡時(shí)間的增加，鹽類物質(zhì)與瀝青混合料的作用達(dá)到了某種平衡，從而導(dǎo)致后期相關(guān)參數(shù)下降趨緩。

如圖5，圖6所示，在浸泡時(shí)間不斷延長(zhǎng)的同時(shí)，瀝青混合料試件的凍融劈裂強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，瀝青混合料的TSR值也隨著浸泡時(shí)間的增加而不斷下降。

3 結(jié)語(yǔ)

高鹽—高濕環(huán)境對(duì)瀝青混合料性能有較大的影響。本文通過(guò)凍融劈裂試驗(yàn)和浸水馬歇爾試驗(yàn)，研究了橡膠粉瀝青混合料抗水損害性能，結(jié)論如下：

1)隨著溶液中NaCl濃度的增加，瀝青混合料的抗水損害性能逐漸劣化。隨著NaCl濃度增加，殘留穩(wěn)定度和TSR指標(biāo)下降較大。經(jīng)過(guò)凍融后，指標(biāo)下降趨勢(shì)更為明顯。

2)橡膠粉改性瀝青混合料與基質(zhì)瀝青混合料相比具有抵抗鹽蝕的能力。同時(shí)膠粉的細(xì)度越細(xì)，瀝青混合料抗水損害的性能越佳。而膠粉細(xì)度越大其價(jià)格越高，考慮經(jīng)濟(jì)性因素，因此選用60目膠粉是可行的。

3)鹽水浸泡時(shí)間對(duì)瀝青混合料抗水損害性能有較大影響。浸泡時(shí)間越長(zhǎng)，瀝青混合料抗水損害能力越小，而隨著浸泡時(shí)間達(dá)到一定數(shù)值之后會(huì)趨緩。

[1] 馮 蕾,崔亞楠.鹽凍循環(huán)條件下膠粉改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2014,17(5):824-828.

[2] 崔亞楠,王 樂(lè).鹽凍后瀝青砂漿的粘彈性變化及微細(xì)觀分析[J].中外公路，2014,34(2)：215-220.

[3] 吳金榮,馬芹永,王文娟.溫度鹽分凍融耦合作用下瀝青混凝土疲勞壽命研究[J].公路交通科技，2014,31(8)：30-34.

[4] 徐 波,馮 逸,劉運(yùn)新.濕度對(duì)瀝青膠結(jié)料老化性能的影響研究[J].中外公路，2015,35(3)：823-828.

Moisture damage of crumb rubber modified asphalt mixture in coastal area★

Ma Aiqun Jia Chenchen Yin Minggan

(CivilEngineeringCollege，YanchengInstituteofTechnology，Yancheng224051,China)

From the immersion Marshall tests and freeze-thaw split test,the paper explores the anti-water damage performance of the rubber powder asphalt from the chloride solution density,fineness of rubber powder,and soaked time,and points out the high-salt and high-humidity has larger influence on the performance of the asphalt mixture.

rubber powder,asphalt mixture,Marshall test,frozen-thaw split test

2015-10-15 ★：江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃(項(xiàng)目編號(hào)：2015038)

馬愛(ài)群(1980- )，男，講師

1009-6825(2015)36-0109-02

TU535 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A