道路工程油頁巖廢渣瀝青混合料研究
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摘要：通過試驗研究的方法，對油頁巖廢渣瀝青混合料進行車轍試驗、劈裂試驗及浸水馬歇爾試驗，將試驗結(jié)果與基質(zhì)瀝青及SBS改性瀝青進行對比。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際工程的使用提供了依據(jù)。
引言
為提高瀝青路面使用性能，應(yīng)對不同的瀝青進行研究，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，本次試驗的油頁巖廢渣物理指標如表1所示。
1.2集料
本次試驗所用的粗細集料均來源于某石材廠，相關(guān)物理指標如表2所示。
1.3瀝青
本次試驗選用的瀝青為70#基質(zhì)瀝青，該瀝青的基本指標如表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
本次試驗中的混合料配合比設(shè)計中礦料粒徑的質(zhì)量百分率如表5所示。本次研究中將粒徑小于4.75mm的細骨料采用油頁巖廢渣進行替代。
2試驗結(jié)果分析
2.1車轍試驗結(jié)果對比分析
車轍試驗主要用于評價瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能，通過車轍試驗測得瀝青混合料的動穩(wěn)定度，根據(jù)動穩(wěn)定度評價瀝青混合料的性能，本次試驗主要依據(jù)為《公路瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20—2011）[6]。本文中的車轍試驗結(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低溫劈裂試驗結(jié)果對比分析
低溫劈裂試驗主要用于評價瀝青混合料的低溫穩(wěn)定性，該試驗通過測定馬歇爾試件的低溫劈裂。本文中的低溫劈裂試驗結(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度均比基質(zhì)瀝青的劈裂強度值大。其中，油頁巖廢渣瀝青的低溫劈裂強度值約為4.4MPa，比基質(zhì)瀝青的低溫劈裂強度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浸水馬歇爾試驗結(jié)果對比分析
浸水馬歇爾試驗主要用于評價瀝青混合料的水穩(wěn)定性能，該試驗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改性瀝青進行對比分析，通過車轍試驗、低溫劈裂試驗及浸水馬歇爾試驗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：
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[4]張鳳泉，李文強，關(guān)旭，等.油頁巖灰渣在道路工程中的應(yīng)用研究[J].吉林建筑工程學院學報，2012，29（2）：31-34.
[6]交通運輸部公路科學研究所.公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(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)定性試驗研究[D].長春：吉林大學，2018.
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作者：張建武 單位：秦皇島公路工程建設(shè)管理處
