道路工程油頁巖廢渣瀝青混合料研究

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摘要：通過試驗(yàn)研究的方法，對油頁巖廢渣瀝青混合料進(jìn)行車轍試驗(yàn)、劈裂試驗(yàn)及浸水馬歇爾試驗(yàn)，將試驗(yàn)結(jié)果與基質(zhì)瀝青及SBS改性瀝青進(jìn)行對比。研究表明，油頁巖廢渣瀝青混合料的抗車轍性能、低溫抗裂性能及穩(wěn)定性能介于基質(zhì)瀝青與SBS改性瀝青之間，為油頁巖廢渣瀝青混合料在實(shí)際工程的使用提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：道路工程；油頁巖廢渣；路面性能；改性劑 

引言

為提高瀝青路面使用性能，應(yīng)對不同的瀝青進(jìn)行研究，如SBS改性瀝青、橡膠瀝青及油頁巖廢渣瀝青等。油頁巖廢渣瀝青是將普通瀝青混合料中的細(xì)集料用油頁巖廢渣來代替，將油頁巖廢渣作為黏結(jié)劑，從而提高路面的使用性能。孟孝[2]等人通過試驗(yàn)研究不同油頁巖廢渣百分比對瀝青混合料穩(wěn)定性的影響，得到瀝青混合料中油頁巖廢渣最佳的添加量；Mymrin[3]等人通過試驗(yàn)研究油頁巖廢渣的黏結(jié)性，證明了油頁巖廢渣粉可以作為黏結(jié)材料。本文在現(xiàn)有的研究成果基礎(chǔ)上，對油頁巖廢渣瀝青與基質(zhì)瀝青及SBS改性瀝青的車轍性能、低溫抗裂性及水穩(wěn)定性進(jìn)行對比研究。

1原料及性能介紹

1.1油頁巖廢渣

油頁巖廢渣是一種可燃的沉積巖，是經(jīng)過油頁巖油爐干餾生產(chǎn)頁巖油后留下的副產(chǎn)物，本次試驗(yàn)的油頁巖廢渣物理指標(biāo)如表1所示。

1.2集料

本次試驗(yàn)所用的粗細(xì)集料均來源于某石材廠，相關(guān)物理指標(biāo)如表2所示。

1.3瀝青

本次試驗(yàn)選用的瀝青為70#基質(zhì)瀝青，該瀝青的基本指標(biāo)如表3所示。

1.4硅烷偶聯(lián)劑

由于油頁巖廢渣屬于酸性石料，與瀝青間的黏結(jié)性不好，因此，需要在二者中加入硅烷偶聯(lián)劑來改性瀝青，從而提高油頁巖廢渣和瀝青直徑的黏結(jié)性能。本文采用的硅烷偶聯(lián)劑物理參數(shù)如表4所示。

1.5混合料配合比設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)中的混合料配合比設(shè)計(jì)中礦料粒徑的質(zhì)量百分率如表5所示。本次研究中將粒徑小于4.75mm的細(xì)骨料采用油頁巖廢渣進(jìn)行替代。

2試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1車轍試驗(yàn)結(jié)果對比分析

車轍試驗(yàn)主要用于評價(jià)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能，通過車轍試驗(yàn)測得瀝青混合料的動穩(wěn)定度，根據(jù)動穩(wěn)定度評價(jià)瀝青混合料的性能，本次試驗(yàn)主要依據(jù)為《公路瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE20—2011）[6]。本文中的車轍試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，不論是哪種瀝青混合料的動穩(wěn)定度次數(shù)均滿足規(guī)范（＞2400）要求，并且發(fā)現(xiàn)油頁巖廢渣瀝青混合料的動穩(wěn)定度比基質(zhì)瀝青高很多，說明油頁巖廢渣瀝青混合料抵抗車轍性能較好，具有更好的路面高溫穩(wěn)定性；但與SBS改性瀝青相比，其動穩(wěn)定度較低，說明其高溫穩(wěn)定性不如SBS改性瀝青。

2.2低溫劈裂試驗(yàn)結(jié)果對比分析

低溫劈裂試驗(yàn)主要用于評價(jià)瀝青混合料的低溫穩(wěn)定性，該試驗(yàn)通過測定馬歇爾試件的低溫劈裂。本文中的低溫劈裂試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，不論是哪種瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度均比基質(zhì)瀝青的劈裂強(qiáng)度值大。其中，油頁巖廢渣瀝青的低溫劈裂強(qiáng)度值約為4.4MPa，比基質(zhì)瀝青的低溫劈裂強(qiáng)度3.8MPa高約15.8%，說明油頁巖廢渣瀝青混合料的低溫抗裂性能更好，具有更好的路面低溫穩(wěn)定性；但與SBS改性瀝青相比，其劈裂強(qiáng)度值較小，說明其低溫穩(wěn)定性不如SBS改性瀝青。

2.3浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果對比分析

浸水馬歇爾試驗(yàn)主要用于評價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性能，該試驗(yàn)通過測定瀝青混合料在水損害的環(huán)境下抵抗瀝青剝落的能力。本文中的浸水馬歇爾試驗(yàn)的殘留穩(wěn)定度結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，油頁巖廢渣瀝青混合料及SBS改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度均比基質(zhì)瀝青的殘留穩(wěn)定度大，并且都滿足規(guī)范規(guī)定的（＞80%）要求。其中，油頁巖廢渣瀝青的殘留穩(wěn)定度約為83.4%，比基質(zhì)瀝青的殘留穩(wěn)定度78.5%高約4.9%，說明油頁巖廢渣瀝青混合料的水穩(wěn)定度較好，具有更好的水穩(wěn)定性能；但與SBS改性瀝青相比，其殘留穩(wěn)定度較低，說明其水穩(wěn)定性不如SBS改性瀝青。

3結(jié)語

本文介紹了油頁巖廢渣瀝青混合料的原料及物理性能，將其與基質(zhì)瀝青及SBS改性瀝青進(jìn)行對比分析，通過車轍試驗(yàn)、低溫劈裂試驗(yàn)及浸水馬歇爾試驗(yàn)對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性能進(jìn)行對比分析。研究表明，油頁巖瀝青混合料比基質(zhì)瀝青擁有更好的抗車轍性能、低溫抗裂性能及穩(wěn)定性能，與SBS改性瀝青相比，其相應(yīng)的性能不如SBS改性瀝青。

參考文獻(xiàn)：

[2]孟孝，王顯利，時(shí)成林.油頁巖粉末替代礦粉的瀝青混合料水穩(wěn)定性[J].北華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，17（2）：250-254.

[4]張鳳泉，李文強(qiáng)，關(guān)旭，等.油頁巖灰渣在道路工程中的應(yīng)用研究[J].吉林建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，29（2）：31-34.

[6]交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所.公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程：JTGE20—2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

[7]崔久蕙.油頁巖廢渣、粉煤灰改良土路基穩(wěn)定性試驗(yàn)研究[D].長春：吉林大學(xué)，2018.

[8]王雅珍，張雪澤，狄語韜.近年硅烷偶聯(lián)劑在聚合物改性中的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J].化工新型材料，2018，46（11）：5-7，12.

[9]習(xí)會峰，穆建春，王志剛，等.茂名油頁巖廢渣存在現(xiàn)狀及應(yīng)用的新途徑探討[J].新型建筑材料，2012，39（4）：58-60.

作者：張建武 單位：秦皇島公路工程建設(shè)管理處