硅藻土改性沥青混合料报告(林2- 2.docx

1 原材料原材料1.1 硅藻土硅藻土硅藻土是以蛋白石为主要矿物组分的硅质生物沉积岩，质地多孔，具有良好的吸收性、吸附性、过滤性和漂白作用，是一种非常重要的非金属矿产国外从 20 世纪 80 年代就将硅藻土作为改性剂加入沥青混合料中，用于改善沥青混合料的强度、粘性、热压缩致密等性能，并取得了多项专利国内 20 世纪在90 年代后期开始研究硅藻土陶粒代替矿粉作为沥青路面混合料填料使用之后，国内长安大学、同济大学、吉林工学院等大学也展开了硅藻土改性沥青混合料相关研究，涉及改性机理、改性沥青性能、改性沥青混合料配合比及路用性能的相关研究，并取得了一定的成果与其他改性剂相比硅藻土具有以下优势：改性路面性能好、造价低、施工工艺与普通沥青路面的施工完全相同,混合料的动稳定度较大，水稳性能得到大幅度提高，抗裂性有了明显改善，能提高沥青路面的抗老化和疲劳性能，可用于国产或进口基质沥青改性图 1 硅藻土 图 2 硅藻土多孔结构图本试验采用“厦门路宏通环保科技有限公司”提供的活性硅沥青改性剂（LHT-B） ，该改性剂呈浅灰色粉末状、无杂质、无异味如图 1、图 2 所示1.2 沥青沥青试验采用合新牌 70 号 A 级普通沥青，技术指标见表 1，满足规范要求。

表 1 合新牌 70 号 A 级普通沥青指标测定结果试验项目单位规定值测定值密度g/cm3-1.041针入度0.1mm60~8053.4延度（15℃）cm＞100＞100软化点℃≥4649.8粘度（135℃）Pa.s0.765动力粘度（60℃）Pa.s≥180448.03弹性恢复（25℃）%18.5TFOT针入度0.1mm39.5延度（15℃）cm-软化点℃54.3粘度（135℃）Pa.s0.782动力粘度（60℃）Pa.s865.8弹性恢复（25℃）%281.3 集料集料试验集料采用凝灰岩，其各项技术指标符合施工规范要求；矿粉采用石灰石磨制成的石粉，外观干燥洁净、无团粒其各项技术指标符合施工规范要求集料密度测定结果见表 2表 2 集料密度材料名骨料15~10mm骨料10~5mm矿粉5~0mm石粉材料凝灰岩凝灰岩凝灰岩碳酸钙 表观相对密度2.6842.6852.6892.662（视密度）2 性能检验性能检验2.1 硅藻土掺配方法硅藻土掺配方法硅藻土的掺配有两种方法，分为湿法掺配和干法掺配湿法掺配即将硅藻土直接掺加到基质沥青中做成硅藻土改性沥青，再将改性沥青与矿料一起拌合制成硅藻土改性沥青混合料。

干法掺配为将硅藻土与矿粉混合掺加到沥青混合料中硅藻土与沥青相容性较好，采用干法掺配也能达到较好的改性效果，在实际施工中使用干法，能够大大减少工作量，可以不需要提前对硅藻土改性沥青进行加工，准备专门的存储器皿，不必考虑储存和输送过程中可能产生的离析问题因而在施工时，可以采用干法掺配拌制硅藻土改性沥青混合料，以减少工作量2.2 矿料级配选择矿料级配选择结构决定性能，沥青混合料是由沥青、矿料和空隙组成的三相体，沥青混合料的使用性能决定于沥青品质及用量、矿料品质及级配但矿料和矿料级配是沥青混合料的骨架，是容纳和附着沥青的基础，影响着沥青用量以及沥青在混合料中的作用本研究中拟采用性能较好的 AC-13C 型级配，参照永泰试验路的相关研究成果，级配见表 3，级配曲线见图 3，确定的最佳沥青用量为为5.12%表 3 AC-13C 级配表筛孔尺寸0.0750.150.30.61.182.364.759.513.216通过的质量百分数6.79.713.62128.134.648.776.598.9100级配上限815202838506885100100级配下限457101524386890100图 3 AC-13C 级配曲线2.3 沥青混合料马歇尔试验沥青混合料马歇尔试验根据《公路沥青路面施工技术规程》 （JTG F40-2004）和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 （JTG E20-2011） ，采用活性硅改性沥青的掺量为沥青用量的 0%、12%、15%、18%，成型马歇尔试件，，测定混合料的各种体积参数和马歇尔稳定度及流值，实验中各种混合料马歇尔物理指标如表 4、图 4 所示。

表 4 试验结果沥青含量硅藻土 掺量毛体积 密度空隙率矿料间隙 率饱和度稳定度流值02.3435.516.566.88.3726.8122.345.316.768.410.2328.6152.3415.116.66911.0128.5335.12%182.3385.216.76911.1529.4图 4 硅藻土用量与物理指标关系 从表 4 可以看出1、从毛体积密度结果上看，硅藻土的加入使空隙率增大随着硅藻土掺量的增加，沥青混合料毛体积密度略有减小，分析其原因主要是在配合比设计中采用硅藻土部分代替矿粉，保持粉料总量不变的思想进行而硅藻土疏松多孔，密度远远小于矿粉密度，最终造成硅藻土改性沥青混合料密度略低于普通沥青混合料2 从空隙率结果看，活性硅改性剂沥青混合料的空隙率低于基质沥青混合料的空隙率，主要原因是硅藻土颗粒可以均匀分散到混合料中来填充多余的孔隙，可明显降低孔隙率，这个特性与加入矿粉相同2、从马歇尔试验结果看，活性硅改性剂沥青混合料的稳定度明显高于基质沥青混合料马歇尔稳定度，主要原因是硅藻土吸附沥青中的轻质油份，使沥青变得粘稠，同时多孔的硅藻土与沥青形成更多的结构沥青，增大了混合料的抗剪能力。

硅藻土含量大于 15%后，增长速度变缓，所以建议硅藻土掺量为15%2.4 硅藻土沥青混合料路用性能硅藻土沥青混合料路用性能采用活性硅改性沥青的掺量为沥青用量的 0%和 15%，根据《公路沥青路面施工技术规程》 （JTG F40-2004）和《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）成型马歇尔试件和车辙板，通过对试件物理指标、力学指标、高温稳定性的测定和对比，得出试验结果见表 5 表 5 硅藻土改性沥青混合料性能指标沥青基质沥青硅藻土改性沥青改性剂掺量015%要求空隙率（%）5.55.13~6矿料间隙率 VMA（%）16.516.6>14沥青饱和度 VFA（%）66.86965~75稳定度 MS（kN）8.3711.01＞8.0残留稳定度8892.5＞80流值（0.1mm）26.828.53320~24动稳定度（次/mm）8424091>2400从表 5 可以看出：1、从残留稳定度结果看，加入硅藻土后，沥青混合料残留稳定度大于基质沥青混合料残留稳定度，表明硅藻土能有效改善了沥青混合料抗水稳定性，主要原因是硅藻土的多孔结构，具有较强的吸收、吸附作用，增加了结构沥青的厚度，提高了沥青和矿料之间总的粘结力。

2、从车辙试验结果看，活性硅改性剂沥青混合料的动稳定度远高于基质沥青混合料动稳定度原因在于加入硅藻土可以显著改善沥青混合料的粘结性，改善沥青混合料高温稳定性2.5 硅藻土改性沥青混合料降温性能硅藻土改性沥青混合料降温性能硅藻土松散密度为 0.3~0.5g/cm3，空隙率达 80%~90%，是热、电、声的不良导体，熔点 1650~1750℃由于材料中含有大量的微孔、导热率低、温度系数小等优良特点，相关资料研究表明，硅藻土加入沥青混合料中，可以降低沥青混合料的热导率，能够有效阻隔热量向沥青面层下的土基传递王国安等人研究结果表明相关研究表明掺量为 15%的硅藻土改性沥青混合料的导热系数只有普通沥青混合料的 1/2 左右，硅藻土导热系数约为 0.52 w（mK）-1，普通沥青混合料导热系数约为 1.032 w（mK）-1以普通沥青路面结构为沥青路面温度场的典型计算结构（4cmAC-13+6cmAC-20C+8cmAC-25C+32cm5%水稳基层+20cm4%水稳底基层+土基） 为简便计算，在温度场模拟时将沥青上、中、下沥青面层合为一层，总厚度为18cm，取硅藻土导热系数为 0.52w（mK）-1，普通沥青混合料导热系数为 1.032 w（mK）-1。

计算福州夏季普通沥青路面温度和硅藻土改性沥青路面温度通过温度场程序计算结果见图 5、图 60.50.40.30.20.10.028 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 62℃ ℃ /℃℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ /m0246810121416182022240.50.40.30.20.10.03032343638404244464850525456586062024681012141618202224℃ ℃ /℃℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ /m图 5 硅藻土沥青路面的路面温度图 图 6 沥青路面的路面温度图普通结果表明，在相同深度（面层以下） ，硅藻土沥青混合料最高温度明显低于普通沥青混合料，最高时能够达到 5-7℃，，对路面的有一定降温作用3 硅藻土改性剂与抗车辙剂性价比硅藻土改性剂与抗车辙剂性价比抗车辙剂指以预防沥青路面车辙病害为主要应用目的的沥青改性剂目前国内外常用的抗车辙剂有以下三种：国外主要有法国的 PR PLAST 和德国的Domix，国内主要有交通部公路科学研究院的 RA 抗车辙剂多数抗车辙剂的使用剂量为沥青混合料的 0.3~0.5%，即每吨沥青混合料中掺 3~5KG。

其性价比见表 6 表 6 抗车辙剂与硅藻土性价比项 目RAPR PLASTDomix硅藻土高 温 稳 定 性添加 0.7%以上， 动稳定度能够 达到 4000 次 /mm 以上添加 0.4%以上，动稳 定度能够达到 4000 次 /mm 以上添加 0.4%以上，动稳定 度能够达到 4000 次/mm 以上加入 15%硅藻 土后，动稳定 度能够达到 4000 以上元/ 吨18,00028,00035,0007,000水 稳 定 性对水损害有一 定影响对水损坏性能影响不大 稳定度升高，残留稳定 度略降加入抗车辙剂后，提高了 沥青路面抗水损害的能力对水损害有一 定提高性 价 比每吨沥青混合 料增加 130 元每吨沥青混合料增加 110 元 每吨混合料费用增加 140 元左右每吨沥青混合 料增加约为 50 元综上所述，采用抗车辙剂能够较大程度提高沥青混合料的动稳定度，但是其材料成本较高， ，且不同的抗车辙剂性能差别也较大添加抗车辙剂要求提高施工温度，增加施工成本，适用于长陡坡路段，硅藻土在性价比上具有较大优势，比抗车辙剂价格便宜一倍，同时又有节能、环保等方面的优点4 结论结论加入硅藻土后，能有效降低了沥青混合料的孔隙率，提高了水稳定性；同时具有良好的抗车辙能力，同时对沥青老化没有影响，能够延长路面的使用寿命。

所以硅藻土作为沥青混合料的改性剂能够提高沥青路面的路用性能，同时硅藻土还具有性价比高、节能与环保等优点，适合推广应用的一种沥青添加剂附现试验段回弹弯沉（见表 7、表 8、图 7、图 8） 表 7 硅藻土 AC-13 面层左幅弯沉值委托单 位福州市公路局永泰分局委托编号LXHT（2013）-004工程名 称省道 203 线 71K+550~72K+051 段“白改黑” 工程工程部位硅藻土 AC-13 沥青面层检验性 质委托试验试验编号1520131116001检测路 段桩号K85+053～K85+253 右幅报告日期2013 年 11 月 16 日路幅检测桩号实测弯沉值（0.01mm）左幅K71+56021.2左幅K71+58024.5左幅K71+60025.1左幅K71+62028.9左幅K71+64018.7左幅K71+66027.3左幅K71+68026.3左幅K71+70022.9左幅K71+72024.3左幅K71+74021.8左幅K71+76019.1左幅K71+78014.7左幅K71+80014.9左幅K71+82016.9左幅K71+84019.8左幅K71+86030.1左幅K71+88033.6左幅K71+90025.8左幅K71+92027.2左幅K71+94026.9左幅K71+96032.5左幅K71+98039.4左幅K7。