一种易压实的50号沥青耐久性抗车辙混合料

摘要

本发明涉及一种易压实的50号沥青耐久性抗车辙混合料。包括50号道路石油沥青、抗车辙添加剂和矿料；所述矿料质量份为100份，则所述石油沥青的质量份为5.3～5.9份、抗车辙添加剂的质量份为0.5～0.7份；所述矿料通过6.3、4、2、0.063毫米孔径的法国标准筛孔时，分别对应通过比例为50%～70%，40%~60%，25%~38%，5.4%～7.7%。发明的混合料具有如下有优点：高温性能好，易压实，软弱界面小，有良好的磨耗性能、抗疲劳性能和耐久性能；用在道路面层，可减少车辆荷载作用下沥青混凝土产生的应变和残余变形，提高路面抵抗车辙等破损的能力，延长路面使用寿命和维修周期。

说明书

技术领域

本发明涉及路面铺设材料，尤其涉及一种易压实的50号沥青耐久性抗车辙混合料。

背景技术

随着高等级公路建设的发展、汽车数量的快速攀升以及车辆的大型化，沥青路面面临严 峻的考验。许多沥青路面建成后不久即出现了早期破坏，尤以车辙病害最为突出，它除了影 响行车舒适性之外，还对交通安全有直接的影响。为了减轻车辙病害，改善沥青路面的使用 性能，目前越来越多的高速公路和干线公路采用SBS改性沥青作胶结料，但是SBS改性沥青 一直存在着离析现象，容易导致混合料性能发生变异，影响工程质量。而且常规的沥青混合 料孔隙率大，压实困难，分层压实，层间易产生软弱界面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温性能好、抗疲劳性能强、有良好的磨耗性能和耐久性且 具有一定压实厚度(约为6～17cm)的一种一种易压实的50号沥青耐久性抗车辙混合料，具 体通过以下技术方案来实施：

所述沥青混合料包括50号道路石油沥青、抗车辙添加剂和矿料；所述矿料质量份为100 份，则所述石油沥青的质量份为5.3～5.9份、抗车辙添加剂的质量份为0.5～0.7份；所述矿 料通过6.3、4、2、0.063毫米孔径的法国标准筛孔时，分别对应通过比例为50％～70％， 40％～60％，25％～38％，5.4％～7.7％。

所述沥青混合料的进一步设计在于，所述矿料由玄武岩集料和石灰岩矿粉组成，分别占 矿料总质量的94～95％和5～6％。

所述沥青混合料的进一步设计在于，所述玄武岩集料按集料粒径分设为四组分集料：第 一组，0～3mm；第二组，3～5mm；第三组，5～10mm；第四组，10～15mm；上述四组分 集料质量占矿料总质量的百分比依次为30％～32％、19％～22％、13％～19％、25％～31％。

所述沥青混合料的进一步设计在于，所述抗车辙添加剂包括PR、宝利抗车辙剂、路孚 8000和多米克斯(Domix)。

所述沥青混合料的进一步设计在于，所述矿料为玄武岩集料和石灰岩矿粉。

所述沥青混合料的进一步设计在于，所述沥青混合料的丰度系数K＞3.4。

所述沥青混合料的进一步设计在于，所述沥青混合料的旋转压实试件的空隙率 VV＝3.0％～4.0％。

所述沥青混合料的进一步设计在于，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≤5％。

所述沥青混合料的进一步设计在于，所述沥青混合料的中国的车辙的动稳定度大于6000 次/mm。

所述沥青混合料的进一步设计在于，所述沥青混合料在15℃环境温度中的间接拉伸劲度 模量10000MPa＜ITSM＜13500MPa。

本发明主要采用50号沥青改善沥青在混合料中的粘附性能和改进矿料级配，使粗集料形 成良好的骨架结构，以提高混合料的抗剪与抗压性能，并通过添加适量的矿粉改善沥青胶浆 在混合料中的性能，使矿料表面具有合适的沥青膜厚度等，由此本发明的混合料具有如下有 优点：高温性能好，易压实，软弱界面小，有良好的磨耗性能、抗疲劳性能和耐久性能；用 在道路面层，可减少车辆荷载作用下沥青混凝土产生的应变和残余变形，提高路面抵抗车辙 等破损的能力，延长路面使用寿命和维修周期。

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、5.6质量份的50号道路石油沥青和0.65 质量份的PR.M抗车辙添加剂三种组分组成，其中的石油沥青采用的是中石化的50号道路石 油沥青，矿料包括玄武岩集料和石灰岩矿粉，玄武岩集料和石灰岩矿粉的质量别占矿料质量 的95％和5％，玄武岩集料按下四种粒径范围分设为四组：第一组：粒径0-3mm；第二组： 粒径3-5mm；第三组：粒径5-10mm；第四组：粒径10-15mm。上述四组集料的质量占矿料 总质量的百分比依次为：32％、19％、19％、25％，总矿料的有效密度ρ_G＝2.857g/cm³，其级 配如表1。

表1级配表(法标)

将按上述级配配置好的矿料放入拌合楼(搅拌设备)，再加入上述对应质量份的PR.M抗 车辙添加剂，拌合10～15秒后加入上述对应质量份的中石化50号道路石油沥青，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2。

表2旋转压实试验结果

2)法国车辙试验

沥青混合料制成长截面为180×100mm²、高为500mm四棱柱形的试件，跟据相关标准， 当试件达到试验温度60℃，当试件经受指定的荷载循环次数100，300，1000，3000，10000， 30000，停止设备的运转，测定15点的车辙深度结果如表3所示。

表3法国车辙试验结果

3)间接拉伸劲度模量的ITSM试验

对本实施例的沥青混合料进行模量试验，先用旋转压实仪按相关法国标准做成高度为 12cm左右的圆柱形试件，在用取芯机从试件中取出直径为Φ100mm的芯样，然后用双面锯 切割出符合高度要求50mm的试验试件，对该试验试件用混合料力学性能试验机进行15℃的 ITSM模量试验。试验结果如表4所示。

表4 ITSM试验结果

其15℃ITSM模量试验平均值12127MPa，满足间接拉伸劲度模量大于10000MPa小于13500 MPa的要求。

4)冻融劈裂试验

按照沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)的要求进行实冻融劈裂试验，击实次数50 次，结果见表5，从试验结果可以看出本实施例的具有很好的水稳定性能力。

表5冻融劈裂试验结果

5)小梁弯曲试验

按照沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)T0715的要求进行了6组-10℃低温小梁弯 曲试验，结果平均值见表6，破坏应变2841.0μ8，高于标准要求的≥2500με，表明本实施例 的混合料的具有很好的抵抗低温变形的能力。

表6小梁弯曲试验结果

6)中国车辙试验

按照沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)T0719的要求，在60±1℃，0.7±0.05MPa条 件下进行了三组车辙试验，验结果分别见表7，从该表所示试验结果可以看出，本实施例的混 合料的具有很好的高温稳定性能。

表7车辙试验动稳定度

根据表1、有效密度ρ_G及表7中提供的油石比TL_ext计算丰度系数K，丰度系数K通过 下式计算：

$K=\frac{{\mathrm{TL}}_{\mathrm{ext}}}{{\alpha }^5\sqrt{\Sigma }}$

式中，TL_ext-油石比(沥青重量与矿料重量之比)，本实施例TL_ext＝5.6％

100∑＝0.25G+2.3S+12s+135f

G-粒径大于6.3mm的集料占总的集料的百分率

S-粒径在0.25mm到6.3mm之间的集料占总集料的百分率，

s-粒径在0.063mm到0.25mm之间的集料占总集料的百分率，

f-粒径小于0.063mm的集料占总的集料的百分率，

α-为中间参数，α＝2.65/ρ_G。

从表1可知G＝100％-58.1％(6.3mm集料通过率)＝41.9％，S＝58.1％(6.3mm集料通过 率)-9.7％(0.25mm集料通过率)＝48.7％，s＝9.4％(0.25mm通过率)-5.5％(0.063mm集 料通过率)＝3.9％，f＝5.5％；得到丰度系数K＝3.88＞3.4。说明本实施例沥青混合料中的石料 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路用性能指标的要求。

实施例2

本实施例沥青混合料主要由100质量份的矿料、5.9质量份的50号道路石油沥青和0.7 质量份的宝利ZQ-1抗车辙剂三种组分组成，其中的石油沥青采用的是中海油的50号道路石 油沥青，矿料包括玄武岩集料和石灰岩矿粉，玄武岩集料和石灰岩矿粉的质量别占矿料质量 的94.5％和5.5％，玄武岩集料按下四种粒径范围分设为四组：第一组：粒径0-3mm；第二组： 粒径3-5mm；第三组：粒径5-10mm；第四组：：粒径10-15mm。上述四组集料的质量占矿料 总质量的百分比依次为：30％、21％、13％、30.5％，总矿料的有效密度ρ_G＝2.804g/cm³。上 述四种矿料的合成级配如表1。

表1级配表(法标)

将按上述级配配置好的矿料放入拌合楼(搅拌设备)，再加入上述对应质量份的宝利ZQ-1 抗车辙添加剂，拌合10～15秒后加入上述对应质量份的中海油50号道路石油沥青，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2。

表2旋转压实试验结果

2)法国车辙试验

将沥青混合料制成长截面为180×100mm²、高为500mm四棱柱形的试件，根据相关标 准，当试件达到试验温度60℃，当试件经受指定的荷载循环次数100，300，1000，3000，10000， 30000，停止设备的运转，测定15点的车辙深度结果如表3所示。

表3法国车辙试验

3)间接拉伸劲度模量的ITSM模量试验

对本实施例的沥青混合料进行模量试验，先用旋转压实仪按相关法国标准做成高度为 12cm左右的圆柱形试件，再用取芯机从试件中取出直径为Φ100mm的芯样，然后用双面锯 切割出符合高度要求50mm的试验试件，对该试验试件进行ITSM 15℃模量试验。试验结果 如表4所示。

表4ITSM模量试验结果

其15℃ITSM模量试验平均值11059MPa，满足间接拉伸劲度模量大于10000MPa小于 13500MPa的要求。

4)冻融劈裂试验

按照沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)的要求进行实冻融劈裂试验，击实次数50 次，结果见表5，从试验结果可以看出本实施例的具有很好的水稳定性能力。

表5冻融劈裂试验结果

5)小梁弯曲试验

按照沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)T0715的要求进行了6组-10℃低温小梁弯 曲试验，结果平均值见表6，破坏应变2739.5.0με，高于标准要求的≥2500με，表明本实施例 的混合料的具有很好的抵抗低温变形的能力。

表6小梁弯曲试验结果

6)中国车辙试验

按照沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)T0719的要求，在60±1℃，0.7±0.05MPa条 件下进行了三组车辙试验，验结果分别见表7，从该表所示试验结果可以看出，本实施例的混 合料的具有很好的高温稳定性能。

表7车辙试验动稳定度

根据表1、有效密度ρ_G及表7中提供的油石比TL_ext计算丰度系数K，丰度系数K通过 下式计算：

$K=\frac{{\mathrm{TL}}_{\mathrm{ext}}}{{\alpha }^5\sqrt{\Sigma }}$

式中，TL_ext-油石比(沥青重量与矿料重量之比)，本实施例TL_ext＝5.6％

100∑＝0.25G+2.3S+12s+135f

G-粒径大于6.3mm的集料占总的集料的百分率

S-粒径在0.25mm到6.3mm之间的集料占总集料的百分率，

s-粒径在0.063mm到0.25mm之间的集料占总集料的百分率，

f-粒径小于0.063mm的集料占总的集料的百分率，

α-为中间参数，α＝2.65/ρ_G。

从表1可知G＝100％-54.4％＝45.6％，S＝54.4％-11.0％＝43.4％，s＝11.0％-6.5％＝4.5％， f＝6.5％；得到丰度系数K＝3.91＞3.4。说明本实施例沥青混合料中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路用性能指标的要求。

实施例3

本实施例沥青混合料主要由100质量份的矿料、5.3质量份的50号道路石油沥青和0.50 质量份的PR.P抗车辙添加剂三种组分组成，其中的石油沥青采用的是中石油的50号道路石 油沥青，矿料包括玄武岩集料和石灰岩矿粉，玄武岩集料和石灰岩矿粉的质量别占矿料质量 的94％和6％，玄武岩集料按下四种粒径范围分设为四组：第一组：粒径0-3mm；第二组： 粒径3-5mm；第三组：粒径5-10mm；第四组：粒径10-15mm。上述四组集料的质量占矿料 总质量的百分比依次为：31％、22％、14％、27％，总矿料的有效密度ρ_G＝2.872g/cm³，其级 配如表1。

表1级配表(法标)

将按上述级配配置好的矿料放入拌合楼(搅拌设备)，再加入上述对应质量份的PR.P抗 车辙添加剂，拌合10～15秒后加入上述对应质量份的中石油50号道路石油沥青，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2。

表2旋转压实试验结果

2)法国车辙试验

将沥青混合料制成长截面为180×100mm²、高为500mm四棱柱形的试件，根据相关标 准，当试件达到试验温度60℃，当试件经受指定的荷载循环次数100，300，1000，3000，10000， 30000，停止设备的运转，测定15点的车辙深度结果如表3所示。

表3法国车辙试验

3)间接拉伸劲度模量的ITSM模量试验

对本实施例的沥青混合料进行模量试验，先用旋转压实仪按相关法国标准做成高度为 12cm左右的圆柱形试件，再用取芯机从试件中取出直径为Φ100mm的芯样，然后用双面锯 切割出符合高度要求50mm的试验试件。对该试验试件进行ITSM 15℃模量试验。试验结果 如表4所示。

表4ITSM模量试验结果

其15℃ITSM模量试验平均值11283MPa，满足间接拉伸劲度模量大于10000MPa小于 13500MPa的要求。

4)冻融劈裂试验

按照沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)的要求进行实冻融劈裂试验，击实次数50 次，结果见表5，从试验结果可以看出本实施例的具有很好的水稳定性能力。

表5冻融劈裂试验结果

5)小梁弯曲试验

按照沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)T0715的要求进行了6组-10℃低温小梁弯 曲试验，结果平均值见表6，破坏应变2688.0με，高于标准要求的≥2500με，表明本实施例的 混合料的具有很好的抵抗低温变形的能力。

表6小梁弯曲试验结果

6)中国车辙试验

按照沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-2000)T0719的要求，在60±1℃，0.7±0.05MPa条 件下进行了三组车辙试验，验结果分别见表7，从该表所示试验结果可以看出，本实施例的混 合料的具有很好的高温稳定性能。

表7车辙试验动稳定度

根据表1、有效密度ρ_G及表7中提供的油石比TL_ext计算丰度系数K，丰度系数K通过 下式计算：

$K=\frac{{\mathrm{TL}}_{\mathrm{ext}}}{{\alpha }^5\sqrt{\Sigma }}$

式中，TL_ext-油石比(沥青重量与矿料重量之比)，单位％，本实施例TL_ext＝5.3

100∑＝0.25G+2.3S+12s+135f

G-粒径大于6.3mm的集料占总的集料的百分率，单位％

S-粒径在0.25mm到6.3mm之间的集料占总集料的百分率，单位％

s-粒径在0.063mm到0.25mm之间的集料占总集料的百分率，单位％

f-粒径小于0.063mm的集料占总的集料的百分率，单位％

α-为中间参数，其值等于2.65/ρ_G

从表1可知G％＝100％-55.3％＝44.7％，S％＝55.3％-9.4％＝45.9％，s％＝9.4％-5.8％＝3.6％， f％＝5.8％；得到丰度系数K＝3.67＞3.4。说明本实施例沥青混合料中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路用性能指标的要求。

上述实施例中的抗车辙添加剂PR、宝利抗车辙剂可分别用路孚8000和多米克斯替代， 其最终形成的沥青混合料能达到所要求的路用性能指标要求。