道路工程油页岩废渣沥青混合料研究

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摘要：通过试验研究的方法，对油页岩废渣沥青混合料进行车辙试验、劈裂试验及浸水马歇尔试验，将试验结果与基质沥青及SBS改性沥青进行对比。研究表明，油页岩废渣沥青混合料的抗车辙性能、低温抗裂性能及稳定性能介于基质沥青与SBS改性沥青之间，为油页岩废渣沥青混合料在实际工程的使用提供了依据。

关键词：道路工程；油页岩废渣；路面性能；改性剂 

引言

为提高沥青路面使用性能，应对不同的沥青进行研究，如SBS改性沥青、橡胶沥青及油页岩废渣沥青等。油页岩废渣沥青是将普通沥青混合料中的细集料用油页岩废渣来代替，将油页岩废渣作为黏结剂，从而提高路面的使用性能。孟孝[2]等人通过试验研究不同油页岩废渣百分比对沥青混合料稳定性的影响，得到沥青混合料中油页岩废渣最佳的添加量；Mymrin[3]等人通过试验研究油页岩废渣的黏结性，证明了油页岩废渣粉可以作为黏结材料。本文在现有的研究成果基础上，对油页岩废渣沥青与基质沥青及SBS改性沥青的车辙性能、低温抗裂性及水稳定性进行对比研究。

1原料及性能介绍

1.1油页岩废渣

油页岩废渣是一种可燃的沉积岩，是经过油页岩油炉干馏生产页岩油后留下的副产物，本次试验的油页岩废渣物理指标如表1所示。

1.2集料

本次试验所用的粗细集料均来源于某石材厂，相关物理指标如表2所示。

1.3沥青

本次试验选用的沥青为70#基质沥青，该沥青的基本指标如表3所示。

1.4硅烷偶联剂

由于油页岩废渣属于酸性石料，与沥青间的黏结性不好，因此，需要在二者中加入硅烷偶联剂来改性沥青，从而提高油页岩废渣和沥青直径的黏结性能。本文采用的硅烷偶联剂物理参数如表4所示。

1.5混合料配合比设计

本次试验中的混合料配合比设计中矿料粒径的质量百分率如表5所示。本次研究中将粒径小于4.75mm的细骨料采用油页岩废渣进行替代。

2试验结果分析

2.1车辙试验结果对比分析

车辙试验主要用于评价沥青混合料的高温稳定性能，通过车辙试验测得沥青混合料的动稳定度，根据动稳定度评价沥青混合料的性能，本次试验主要依据为《公路沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20—2011）[6]。本文中的车辙试验结果如图1所示。由图1可知，不论是哪种沥青混合料的动稳定度次数均满足规范（＞2400）要求，并且发现油页岩废渣沥青混合料的动稳定度比基质沥青高很多，说明油页岩废渣沥青混合料抵抗车辙性能较好，具有更好的路面高温稳定性；但与SBS改性沥青相比，其动稳定度较低，说明其高温稳定性不如SBS改性沥青。

2.2低温劈裂试验结果对比分析

低温劈裂试验主要用于评价沥青混合料的低温稳定性，该试验通过测定马歇尔试件的低温劈裂。本文中的低温劈裂试验结果如图2所示。由图2可知，不论是哪种沥青混合料的劈裂强度均比基质沥青的劈裂强度值大。其中，油页岩废渣沥青的低温劈裂强度值约为4.4MPa，比基质沥青的低温劈裂强度3.8MPa高约15.8%，说明油页岩废渣沥青混合料的低温抗裂性能更好，具有更好的路面低温稳定性；但与SBS改性沥青相比，其劈裂强度值较小，说明其低温稳定性不如SBS改性沥青。

2.3浸水马歇尔试验结果对比分析

浸水马歇尔试验主要用于评价沥青混合料的水稳定性能，该试验通过测定沥青混合料在水损害的环境下抵抗沥青剥落的能力。本文中的浸水马歇尔试验的残留稳定度结果如图3所示。由图3可知，油页岩废渣沥青混合料及SBS改性沥青混合料的残留稳定度均比基质沥青的残留稳定度大，并且都满足规范规定的（＞80%）要求。其中，油页岩废渣沥青的残留稳定度约为83.4%，比基质沥青的残留稳定度78.5%高约4.9%，说明油页岩废渣沥青混合料的水稳定度较好，具有更好的水稳定性能；但与SBS改性沥青相比，其残留稳定度较低，说明其水稳定性不如SBS改性沥青。

3结语

本文介绍了油页岩废渣沥青混合料的原料及物理性能，将其与基质沥青及SBS改性沥青进行对比分析，通过车辙试验、低温劈裂试验及浸水马歇尔试验对沥青混合料的高温稳定性、低温稳定性及水稳定性能进行对比分析。研究表明，油页岩沥青混合料比基质沥青拥有更好的抗车辙性能、低温抗裂性能及稳定性能，与SBS改性沥青相比，其相应的性能不如SBS改性沥青。

参考文献：

[2]孟孝，王显利，时成林.油页岩粉末替代矿粉的沥青混合料水稳定性[J].北华大学学报（自然科学版），2016，17（2）：250-254.

[4]张凤泉，李文强，关旭，等.油页岩灰渣在道路工程中的应用研究[J].吉林建筑工程学院学报，2012，29（2）：31-34.

[6]交通运输部公路科学研究所.公路工程沥青及沥青混合料试验规程：JTGE20—2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

[7]崔久蕙.油页岩废渣、粉煤灰改良土路基稳定性试验研究[D].长春：吉林大学，2018.

[8]王雅珍，张雪泽，狄语韬.近年硅烷偶联剂在聚合物改性中的研究进展及应用[J].化工新型材料，2018，46（11）：5-7，12.

[9]习会峰，穆建春，王志刚，等.茂名油页岩废渣存在现状及应用的新途径探讨[J].新型建筑材料，2012，39（4）：58-60.

作者：张建武 单位：秦皇岛公路工程建设管理处