间断级配岩沥青高强BRMA-13混合料设计与性能评价

李 猛 冯雯雯

(江苏中路工程技术研究院有限公司，江苏 南京 211899)

间断级配岩沥青高强BRMA-13混合料设计与性能评价

李 猛 冯雯雯

(江苏中路工程技术研究院有限公司，江苏 南京 211899)

高灰分天然岩沥青(BRA)是一种自然形成的沥青材料，作为添加剂使用时能够提高沥青混合料的路用性能，为了充分发挥BRA的性能特点，拓展其应用范围，通过适当调整材料组成，开展了间断级配BRMA-13混合料的设计与性能评价研究。结果表明：间断级配岩沥青高强BRMA-13混合料具有良好的路用性能，其水稳定性和低温抗裂性能与常规SBS改性SMA-13混合料基本相当，高温性能优于SMA-13混合料。

天然岩沥青，BRMA-13混合料，间断级配，路用性能

本文以常规SBS改性沥青作为原料，并以高灰分天然岩沥青作为添加剂，来对间断级配BRMA-13混合料的配合比设计及性能进行研究。通过降低沥青和矿粉用量，不加纤维，适当调整级配，来设计相应的沥青混合料。然后通过谢伦堡析漏试验、马歇尔稳定度、冻融劈裂、车辙试验以及低温小梁弯曲试验来对间断级配BRMA-13混合料进行路用性能评价。最后分别从水稳定性、强度、高温以及低温性能这四个方面，对间断级配BRMA-13混合料与SMA-13沥青混合料进行性能对比。

1 BRA复合改性BRMA-13沥青混合料设计

BRMA-13混合料中矿物集料选择为玄武岩集料，填料为石灰岩矿粉，沥青胶结料为SBS改性沥青，BRA作为添加剂，掺量为矿料质量的4%，由于BRA本身具有较好的稳定作用，因此BRMA-13混合料中无需添加纤维类的稳定剂。

总油石比按5.0%，双面各击实75次制作成型马歇尔试件，选择的BRMA-13设计级配组成如表1所示。

表1 BRMA-13的级配设计组成结果

根据选定的级配，采用3种油石比，双面各击实75次成型马歇尔试件，测得试验结果列于表2。

根据实际工程应用经验，选取新加SBS改性沥青4.0%为设计油石比，换算总油石比为5.0%。

2 BRA复合改性BRMA-13沥青混合料性能评价

2.1 谢伦堡析漏试验

在(185±2)℃的条件下，将混合料保温1 h后采用烧杯法析漏测试，试验结果如表3所示。从表3中可以看出，BRMA-13混合料的析漏值均小于0.1%，未出现沥青用量偏高的现象。

表2 沥青混合料马歇尔试验结果

表3 析漏试验结果 %

2.2 沥青混合料抗水损害试验

为了检验BRMA-13沥青混合料的抗水损害性能，分别进行了浸水马歇尔残留稳定度试验和冻融劈裂试验，试验结果见表4，表5。

从表4,表5中可以看出，BRMA-13混合料的马歇尔残留稳定度比和TSR值均满足设计要求，抗水损害性能可以达到SMA-13混合料的性能要求。

2.3 动稳定度试验

在(60±1)℃，(0.7±0.05)MPa条件下进行车辙试验以检验BRMA-13沥青混合料的高温稳定性能，动稳定度试验结果见表6。

表4 浸水马歇尔稳定度试验结果

表5 冻融劈裂试验结果

表6 车辙试验动稳定度

从试验结果可以看出，动稳定度达到9 865次/mm，远超过常规的SBS改性SMA-13混合料，这表明BRMA-13混合料的高温抗车辙性能十分优异。

2.4 低温抗裂性检验

通过低温小梁弯曲试验评价了BRMA-13混合料的低温抗裂性能，试验结果如表7所示。

表7 小梁弯曲试验结果

从表7中可以看出，BRMA-13混合料的破坏应变达到2 614 με，满足改性沥青SMA-13混合料低温弯曲破坏应变大于2 500 με的变形要求。

3 BRMA-13与SMA-13沥青混合料性能比较

为进一步评价BRMA-13混合料的路用性能，本文将设计的BRMA-13混合料与常规的SBS改性SMA-13混合料进行了各项性能指标的对比，其中常规的SBS改性SMA-13混合料所采用的级配与设计的BRMA-13混合料一致。

分别从水稳定性、强度、高温以及低温性能这四个方面对BRMA-13与SMA-13沥青混合料进行性能比较，其结果如表8所示。

表8 BRMA-13与SMA-13沥青混合料试验结果汇总

3.1 水稳定性比较

本文通过马歇尔残留稳定度试验和冻融劈裂试验，比较了BRMA-13和SMA-13混合料的抗水损害性能，试验结果见图1,图2。

从水稳定性试验结果可以看出BRMA-13的MS0略高于SMA-13，而SMA-13的TSR值则略高于BRMA-13。因此我们可以认为，BRMA-13混合料的水稳定性与一般SMA-13混合料基本相当。

3.2 强度比较

通过马歇尔稳定度、劈裂强度，评价了BRA对混合料强度的影响，试验结果如图3,图4所示。

从强度试验结果可以看出，掺加BRA以后，混合料的马歇尔稳定度提高了88%，劈裂强度提高了151%，表明掺入BRA以后可以大幅提高混合料的强度，改善抗变形的能力。

3.3 高温性能比较

本文采用车辙试验比较了BRMA-13和SMA-13混合料的高温性能，试验结果见图5。

由图5可知BRMA-13与SMA-13沥青混合料在高温稳定性方面具有较为明显的优势，动稳定度提高了56%，可以有效提高路面的抗车辙性能。

3.4 低温性能比较

根据国内低温小梁弯曲试验方法，本文比较了BRMA-13与SMA-13混合料的低温抗裂性能，具体结果见图6。

从图6中可知BRMA-13混合料的抗弯拉强度与SMA-13混合料相接近，且BRMA-13的抗弯拉强度略高；而BRMA-13混合料的破坏应变则稍低于SMA-13混合料，但仍满足要求。因此，可以认为BRMA-13与SMA-13混合料的低温抗裂性能基本相当。

4 结语

本文通过BRA复合改性BRMA-13混合料的设计与性能研究，得到以下几点主要研究结论：

1)通过降低沥青和矿粉用量，不加纤维，适当调整级配制备的BRMA-13混合料，可以达到SBS改性沥青SMA-13混合料的性能要求；

2)BRMA-13混合料路用性能较好，其中高温抗车辙性能尤为优异，可以用于路面结构中以提高路面的抗车辙能力；

3)与常规SBS改性SMA-13混合料相比，在水稳定性和低温抗裂性能方面，BRMA-13混合料与SMA-13混合料基本相当；而在抗车辙性能方面，BRMA-13混合料具有明显的优势，动稳定度能够提高56%，建议用于重载沥青路面的上中面层；此外沥青混合料的强度大幅提高，马歇尔稳定度提高88%，劈裂强度提高151%。

[1] 李瑞霞,郝培文,王 春,等.布敦岩沥青改性机理[J].公路交通科技，2011(12):33-34.

[2] 文 龙,王晓江,柳 浩,等.布敦岩天然沥青的材料特性与改性机理分析[J].公路，2011(6):77-78.

[3] 邹桂莲,周 伟,廖宣锦.布敦岩沥青高温性能研究[J].公路,2010(3):55-59.

[4] 尚晓峰.BRA岩沥青与SBS复合改性沥青及其混合料性能研究[J].公路工程,2016,41(4):78-83.

[5] 唐 淦.BRA改性沥青混合料的室内试验研究[J].交通科技,2016(2):149-152.

[6] 查旭东,钱光耀,张云帆.BRA改性沥青混合料AC-13C适宜掺量的研究[J].交通科学与工程,2015,31(2):1-5.

Designandperformanceevaluationofgap-gradedandhigh-strengthBRMA-13mixtures

LiMengFengWenwen

(JiangsuSinoroadEngineeringResearchInstituteCo.,Ltd,Nanjing211899,China)

BRA is a kind of naturally formed asphalt material. It can improve the pavement performance of asphalt mixture when used as additive. In order to give full play to the performance characteristics of BRA, and expand its range of application. The design and performance evaluation of gap-graded BRMA-13 mixture were carried out by properly adjusting the composition of materials. The results show that the gap-graded and high-strength BRMA-13 mixture has good pavement performance. The moisture stability and low-temperature anti-cracking of BRMA-13 mixture is basically at the same level as the conventional SBS modified SMA-13 mixture. And the high temperature stability is better than that of SMA-13 mixture.

natural rock asphalt, BRMA-13 mixture, gap grading, pavement performance

2017-10-06

李 猛(1983- )，男，工程师

1009-6825(2017)35-0119-03

TU502

A