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，將試驗結果與基質瀝青及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、低溫抗裂性能及穩定性能介于基質瀝青與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。
引言
為提高瀝青路面使用性能，應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性，證明了油頁巖廢渣粉可以作為黏結材料。本文在現有的研究成果基礎上，對油頁巖廢渣瀝青與基質瀝青及SBS改性瀝青的車轍性能、低溫抗裂性及水穩定性進行對比研究。
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，是經過油頁巖油爐干餾生產頁巖油后留下的副產物，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#基質瀝青，該瀝青的基本指標如表3所示。
1.4硅烷偶聯劑
由于油頁巖廢渣屬于酸性石料，與瀝青間的黏結性不好，因此，需要在二者中加入硅烷偶聯劑來改性瀝青，從而提高油頁巖廢渣和瀝青直徑的黏結性能。本文采用的硅烷偶聯劑物理參數如表4所示。
1.5混合料配合比設計
本次試驗中的混合料配合比設計中礦料粒徑的質量百分率如表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試驗結果分析
2.1車轍試驗結果對比分析
車轍試驗主要用于評價瀝青混合料的高溫穩定性能，通過車轍試驗測得瀝青混合料的動穩定度，根據動穩定度評價瀝青混合料的性能，本次試驗主要依據為《公路瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTGE20—2011）[6]。本文中的車轍試驗結果如圖1所示。由圖1可知，不論是哪種瀝青混合料的動穩定度次數均滿足規范（＞2400）要求，并且發現油頁巖廢渣瀝青混合料的動穩定度比基質瀝青高很多，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定性；但與SBS改性瀝青相比，其動穩定度較低，說明其高溫穩定性不如SBS改性瀝青。
2.2低溫劈裂試驗結果對比分析
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，說明其低溫穩定性不如SBS改性瀝青。
2.3浸水馬歇爾試驗結果對比分析
浸水馬歇爾試驗主要用于評價瀝青混合料的水穩定性能，該試驗通過測定瀝青混合料在水損害的環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定度結果如圖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定度均比基質瀝青的殘留穩定度大，并且都滿足規范規定的（＞80%）要求。其中，油頁巖廢渣瀝青的殘留穩定度約為83.4%，比基質瀝青的殘留穩定度78.5%高約4.9%，說明油頁巖廢渣瀝青混合料的水穩定度較好，具有更好的水穩定性能；但與SBS改性瀝青相比，其殘留穩定度較低，說明其水穩定性不如SBS改性瀝青。
3結語
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定性、低溫穩定性及水穩定性能進行對比分析。研究表明，油頁巖瀝青混合料比基質瀝青擁有更好的抗車轍性能、低溫抗裂性能及穩定性能，與SBS改性瀝青相比，其相應的性能不如SBS改性瀝青。
參考文獻：
[2]孟孝，王顯利，時成林.油頁巖粉末替代礦粉的瀝青混合料水穩定性[J].北華大學學報（自然科學版），2016，17（2）：250-254.
[4]張鳳泉，李文強，關旭，等.油頁巖灰渣在道路工程中的應用研究[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定性試驗研究[D].長春：吉林大學，2018.
[8]王雅珍，張雪澤，狄語韜.近年硅烷偶聯劑在聚合物改性中的研究進展及應用[J].化工新型材料，2018，46（11）：5-7，12.
[9]習會峰，穆建春，王志剛，等.茂名油頁巖廢渣存在現狀及應用的新途徑探討[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管理處
