高粘沥青对OGFC混合料性能的影响

摘要：

OGFC由于其具有较大孔隙率的结构特点,在其优良性能同时，由于大孔隙率的结构特性也导致了该种沥青混合料耐久

性差、集料易松散等问题。本文主要对高粘改性沥青及混合料的路用性能进行了研究。

关键词关键词关键词关键词：：：：

道路工程；沥青路面；OGFC；高粘沥青

中图分类号：TU535文献标识码：A

0引言

随着我国经济的飞速发展，公路铁路等交通设施的服务水平也日益提高，为人民生活带来许多便利，

但是同时也为人们带来了一些麻烦，比如道路交通工程的噪声问题就是其中之一，如何有效控制道路交通

的噪声是近年来一个重要的研究课题，OGFC这一新型路面结构的出现就可以使噪声这一问题得到一定程度

的解决。但该沥青路面由于有较大的连通空隙，很容易出现水损害问题，导致路面剥落松散等现象，同时

还有阳光空气等因素，也会深入到混合料的内部，加速沥青的老化，使路面破坏更为严重。在OGFC中采

用高粘沥青是保证其良好粘附性的要求，高粘改性沥青以其优良的性能，可以平衡OGFC沥青路面的优点

和缺点。本文主要评价了OGFC沥青混合料的高粘沥青对沥青混合料性能提高的作用。

1原材料

采用的以SBS为改性剂的粘改性沥青,改性时采用高速剪切法使得沥青与改性剂充分混合和混融，改

善改性沥青的分散效果，在避免沥青老化问题的同时，也可保证改性剂在适当温度下与基质沥青产生充分

的溶胀作用，制备的改性沥青更均匀稳定。本次制备的改性沥青的60℃动力粘度达到了26397.8Pa.s，

其他的针入度、延度、软化点均满足现行规范的规定。

本次使用的粗集料为玄武岩，表面粗糖、洁净、干燥,各方面指标符合要求。OGFC型沥青混合料是不

宜使用天然砂的,所以本文在细集料部分只选用了机制砂和石屑。OGFC混合料的空隙率要求大，因此填料

的数量比较小，本次使用的矿粉类型为磨细的石灰岩。

2沥青混合料性能

2.1级配设计

OGFC沥青混合料的级配设计很重要，参考OGFC混合料配合比设计方法,改变关键筛孔的粒料通过率,

同时通过前期若干组级配的试验,对大粒径粒料(2.36mm)适当调整。最终在级配范围内共选择了三组级配。

按照表面积法计算初试法计算沥青用量，考虑以往OGFC类型混合料研究经验,本文以4%到6%为沥青

用量试验范围，采用马歇尔体积指标、析漏试验、飞散试验等方法最终确定了合适的级配和沥青用量为

4.5%。配合比设计完成后，对沥青混合料的高温性能、低温性能及水稳性能进行分析。

2.2水稳定性能

沥青混合料的水稳定性是指沥青与集料之间形成的粘附层后，沥青混合料在遇水的条件下其抵抗水对

沥青置换作用的耐剥落能力，即沥青混合料在有水条件下抵抗自身物理力学性能降低的能力，一般而言，

沥青路面的水损坏主要是沥青粘结性降低和动水压力的冲刷，在水的作用下，沥青混合料的强度下降，粘

附力损失。同时水分逐渐浸入到沥青和集料之间，在动水压力的作用下，使沥青和集料逐渐剥落，集料松

散，最终在路面产生水损害。本文为了研究OGFC的水损坏，以冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验对高粘沥

青影响混合料的水稳定性进行分析。

马歇尔试验分为标准马歇尔试验、浸水马歇尔和真空饱水马歇尔试验,木文将对试件进行标准和浸水

水两种形式的马歇尔试验,测定高粘沥青混合料的OGFC混合料的浸水稳定性。试验时，根据规范的要求，

分为两组试验，一组是在将马歇尔试验置于60℃的水箱中约0.5h，另外一组是将试件置于60℃的水箱中

48h，并分别测试两组试件的稳定度，以此比值来评价水稳定性。

冻融劈裂试验一般是用来检验沥青混合料抗水损害能力的,试验成型马歇尔试件的击实次数为双面击

实50次，而后分为两组，一组在真空环境下饱水，而后回复常压，至于水箱中0.5h。另外一组放入冷冻

箱中，冷冻温度为-18℃的试验环境下16h，而后在置于60℃的恒温水箱中浸泡24h。进行劈裂试验时，在

试件取出并置于25℃的水箱中保温2h，而后进行劈裂试验。

经过浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，得到的高粘沥青OGFC混合料的浸水马歇尔稳定度为88.9%,达

到现行规范技术要求的85%以上，而试件的冻融劈裂强度比为82.1%，也达到了规范中80%的要求。

2.3高温性能

沥青混合料的高温稳定性是指混合料在高温条件下,能够抵抗车辆荷载的反复作用,而不发生明显的

永久变形的能力。在这一部分中将对高粘改性沥青混合料试件进行了车辙试验,以测得的动稳定度来评价

新制备的OGFC沥青混合料的高温稳定性。

车辙试验是沥青混合料性能检验中最重要的指标,动稳定度能较好的反映沥青路面在高温季节抵抗形

成车辙的能力。车辙试验中，所用的试件均采用的车辙板。为了确保集料能受热均匀，防止集料在成型

过程中发生温度离析现象，把集料放于浅盘中进行时间大于等于4h的保温。把加热保温好的集料料倒入

沥青混合料搅拌锅里，然后添加沥青均匀搅拌，再添加预过热的矿粉，车辙板成型后，在60℃的环境下养

生后，即可进行车辙试验,车辙试验机的往返碾压，试验机的碾压方向与试件碾压成型的方向一致。

本次通过车辙试验，最终测得在60℃和轮压0.7MPa的条件下,以高粘改性沥青为胶结料的OGFC沥青

混合料动稳定度为1977次/mm,达到了一般沥青混合料高温稳定性要求的800次/mm,但未达到OGFC混合

料热稳定性要求,因此高粘改性沥青混合料高温稳定性有待改善。

2.4低温性能

对高粘改性沥青混合料试件进行了弯曲试验,以测得的最大弯拉应变和弯拉强度评价新制备的OGFC沥

青混合料的低温抗裂性。

根据我国的JTGF40-2004规范对混合料试件进行了弯曲试验,试验温度为-10°C,加载速率为

50mm/min,参考国内外相关文献,对本文的改性沥青OGFC型沥青路面破坏应变应大于2500/

µε

。

本次试验时用切割法制成长250mm土2.0mm、宽30mm±2.0mm、高35mm±2.0mm的试件，将试件

置于-10°C的恒温环境中,不少于45mk,直至试件内部也达到试验要求温度将试件从恒温环境中取出,对称

安放在支座上,试件上下方向与试件成型时方向一致,梁跨正中央下缘放置位移测定装置,支座固定在试验

机上。将荷载传感器、位移计与数据采集系统与记录仪连接,选择合适量程后调零,开动压力机以规定的

速率在跨径中央以集中荷载,直至试件破坏,记录荷载和挠度数据变化情况，根据相应公式计算弯拉强度、

弯拉应变。

经过试验可得到破坏应变应2610/

µε

，可知高粘沥青下的OGFC低温性能符合规范规定。

3结论

对高粘纳米改性沥青的排水式沥青混合料的路用性能进行了试验研究,主要从水稳定性、高温稳定性

和低温抗裂性三方面性质进行评价。

在水稳定性方面,本文通过浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验进行评价,试验结果表明以高粘改性沥青

混合料,浸水残留稳定度和冻融劈裂残留强度比分别为87.9%和80.1%,达到了规范JTGF40-2004要求的85%

和80%。

在高温稳定性方面,以车辙试验获得的混合料动稳定度值来进行评价,在60°C和轮压0.7MPa的条件,

本文的OGFC沥青混合料动稳定度为1977次/mm,达到现行规范JTGF2004-般沥青混合料的技术要求,但

参考国内外相关研究该指标要求应提高为3500次/mm以上,因此新制备的沥青混合料的高温稳定性还有待

提和改善。

在低温抗裂性方面,以-10°C的弯曲试验进行/评价,试验结果为试件破坏的破坏应变2610/

µε

,达到

现行规范对弯曲应变的要求2500/

µε

。

参考文献

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