吳 平 ，王選倉

(1.長安大學 公路學院，陜西 西安 710064；2.內(nèi)蒙古路橋有限責任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

?

粉煤灰特性對瀝青混合料性能的影響

吳 平1,2，王選倉1

(1.長安大學 公路學院，陜西 西安 710064；2.內(nèi)蒙古路橋有限責任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010)

為研究粉煤灰自身特性對瀝青混合料性能的影響，采用激光粒度分析、X射線衍射分析、低溫氮吸附等方法，研究了石灰石礦粉和4種粉煤灰的粒度分布、物相組成、孔隙分布和比表面積等技術指標，并采用體積置換的方法制備了對應的瀝青混合料，通過馬歇爾試驗、高溫車轍試驗、低溫彎曲試驗和凍融劈裂試驗，研究了瀝青混合料性能與填料(礦粉和粉煤灰)自身特性的關系。研究表明：粉煤灰密度、粒度分度、礦物組成、孔隙結構和比表面積等差異，影響瀝青混合料的力學性能。粉煤灰密度與粒度分布情況影響瀝青混合料設計與級配組成，比表面積和孔隙結構影響瀝青混合料油石比，化學組成與礦物組成則影響粉煤灰與瀝青的化學作用關系。在實際使用過程中，應當充分考慮粉煤灰在瀝青混料中的微集料效應、微膠結效應和多孔隙效應。

道路工程；粉煤灰改性瀝青混合料；粒度分布；孔隙結構分布；比表面積

0 引言

粉煤灰是火力發(fā)電過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，主要呈球狀顆粒。我國粉煤灰年產(chǎn)量高達上億噸，其中只有少部分得到有效利用。特別是我國部分以煤炭能源為主的省份(如內(nèi)蒙，山西等)，大量粉煤灰資源被閑置，給生態(tài)環(huán)境帶來巨大壓力。為緩解粉煤灰?guī)淼沫h(huán)保壓力，在硅酸鹽水泥混凝土中大量使用粉煤灰[1-4]。在硅酸鹽水泥和混凝土中，由于粉煤灰與水泥水化產(chǎn)物Ca(OH)2之間的潛在火山活性反應，能夠減少水化產(chǎn)物中氫氧化鈣含量，增加基體強度，延長混凝土結構的耐久性。

在瀝青混凝土中，填料(石灰石粉)是必不可少的組成部分，通常起到填充密實和穩(wěn)定膠結體系等作用。因此，人們試圖采用粉煤灰替代瀝青混凝土中的石灰石粉，以達到充分利用粉煤灰閑置資源，緩解環(huán)保壓力，降低造價等目的。Ali等人[5]通過研究不同溫度下含有粉煤灰的瀝青混合料，認為粉煤灰的存在能夠提高瀝青路面的彈性模量和抗剝落能力。Eleni等人[6]通過對粉煤灰、爐底灰在瀝青混凝土中的應用研究發(fā)現(xiàn)，并不是所有粉煤灰均適用于瀝青混合料。Serkan[7]研究發(fā)現(xiàn)，粉煤灰提高了瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度，降低了流值，增加了疲勞壽命等，并建議粉煤灰適用于間斷級配瀝青混合料中。但上述研究未對粉煤灰的作用機理進行深入分析。

事實上，填料的技術特性與瀝青混合料路用性能之間具有非常密切的聯(lián)系[8-9]。在瀝青混合料中，由于粉煤灰的多孔結構，膠質和油份吸附在粉煤灰的孔隙中，提高了瀝青膠漿的稠度和黏聚力，對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和水穩(wěn)定性均有不同程度的影響[9-12]。因此，為更好的控制粉煤灰瀝青混合料的使用效果，需要更為深入的研究粉煤灰自身特征對于瀝青混合料的影響機理，從而在實踐過程中更好的控制粉煤灰技術指標。本文擬通過測定粉煤灰密度，比表面積，顆粒分布特征，孔隙分布特征，材料組成等于礦粉之間的差異，分析上述特征對瀝青混合料物理力學性能的影響規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 原材料

本文所用瀝青膠結材料為90#基質瀝青(殼牌)，依據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG E20—2011)，測得其軟化點48.8 ℃，針入度(0.1 mm,25 ℃)89，延度(5 cm/min，15 ℃)144 cm，閃點為276 ℃。采用集料為石灰石，規(guī)格分為0～5 mm機制砂(密度2.694 g/cm3)，5～10 mm(密度2.654 g/cm3，壓碎值14.7%，針片狀含量為14.3%)，10～15(密度2.665 g/cm3，壓碎值13.8%，針片狀含量5.4%)和15～20 mm(密度2.672 g/cm3，壓碎值12.5%)。礦粉填料為細磨石灰石(密度2.757 g/cm3)。所用粉煤灰為來自內(nèi)蒙古4個不同電廠(class-F粉煤灰)，為便于討論分別標記為FA-1(托縣電廠)，F(xiàn)A-2(達旗電廠)，F(xiàn)A-3(大唐電廠)和FA-4(呼市電廠)，其顆粒組成及材料組成等情況在后文討論。

1.2 瀝青混合料

所用瀝青混合料為中粒式密級配(AC-16)。依照《公路瀝青路面施工技術規(guī)范(JTG F40—2004)》，AC-16的級配組成如圖1所示，礦粉摻量6%。依據(jù)JTG F40—2004，原瀝青混合料(不含粉煤灰)的最佳油石比為4.3%。為研究粉煤灰特性對瀝青混合料路用性能的影響，本文依據(jù)文獻[13]，采用體積置換法進行混合料制備，即采用等體積的粉煤灰替換等體積的石灰石礦粉，而瀝青混合料的其他組成不變。

AC-16瀝青混合料制備過程依照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG E20—2011)和《公路瀝青路面施工技術規(guī)范(JTG F40—2004)》的相關要求執(zhí)行。

1.3 試驗方法

瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度試驗，高溫車轍試驗，低溫彎曲試驗和凍融劈裂試驗分別依照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG E20—2011)執(zhí)行。為研究填料(包括粉煤灰和礦粉)的特性，本文分別采用激光粒度儀(Winner3003)，低溫氮吸附(BET，Micromeritics)和X射線衍射分析(Shimadzu，XRD600)測定填料的粒度分布，比表面積，孔隙分布和物相組成。此外，采用《公路工程無機結合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》(T0819—2009)測試了本文所用4種粉煤灰和礦粉的密度。

圖1 AC-16級配組成與規(guī)范要求Fig.1 AC-16 gradation and specification requirement

2 粉煤灰材料特性

2.1 粉煤灰密度

圖2 粉煤灰粒度分布Fig.2 Particle size distributions of fly ash

AC-16型瀝青混合料中的主要組成部分包括粗、細集料，填料和瀝青膠結料。我國瀝青混合料設計法是基于體積填充的理論方法，例如富勒級配曲線。本文中，采用粉煤灰等質量(100%)替代礦粉，會有密度差異(如表1所示)，導致級配曲線在體積上存在輕微變異。因此，通常采用等體積置換的方法，依據(jù)Liu等人[13]對填料置換方法的研究，等體積置換法能夠從理論上保證瀝青混合料級配的體積穩(wěn)定，并希望其物理力學性能不受影響[14]。具體的置換過程如下：保證其他組成不變，將目標置換質量(6%)乘以密度系數(shù)(FA密度/礦粉密度)，便可以得到置換后的材料用量。如表1所示，最終由于密度差異，造成瀝青混合料中的填料質量發(fā)生很大變化，其中FA-2的用量最小，由6%減少為4.968%。

表1 本文所用礦粉和粉煤灰的密度

2.2 粉煤灰粒度分布

圖2所示為采用激光粒度分析儀所測得的4種粉煤灰的粒度分布曲線。粒度分布通常有兩個重要指標，第1個為分布頻率與粒度的關系，其峰值位置即粒度分布中含量最多的粒度范圍，第2個為10 μm 通過率。由圖2中可以看出，F(xiàn)A-1、FA-2和FA-3均在10 μm附近含量最高，分別為6%，8%和7%左右，而FA-4則分布較為靠前，在3 μm處獲得最大含量，約為7.5%。總體上，4種粉煤灰的10 μm通過率分別約為60%(FA-1)，40%(FA-2)，65%(FA-3)和95%(FA-4)，即FA-4顆粒最細，F(xiàn)A-3次之，F(xiàn)A-2顆粒最粗。

2.3 礦物組成

圖3 4種粉煤灰成分的XRD結果Fig.3 XRD result of 4 components of fly ash

圖3所示為4種粉煤灰的XRD衍射分析圖譜，從圖中可知，4種粉煤灰中的主要成分晶體相均為莫來石和石英，但是莫來石的具體成分存在輕微差異，除了含有規(guī)則晶體莫來石(3Al2O3·2SiO2)外，還包含部分變異晶體，如Al(Al0.69Si1.22O4.85)和Al(Al0.83Si1.08O4.85)，以及玻璃體。通常情況下，莫來石為穩(wěn)定相，因此，F(xiàn)A在大部分情況下均不具有反應活性。在本文中，在2θ為20°～30°之間的衍射峰表明粉煤灰中存在非晶相。非晶相是粉煤灰具有潛在活性的重要標志和主要原因。通過XRD結果的非晶相結果推測，F(xiàn)A-3的潛在活性低于FA-1，F(xiàn)A-2和FA-4。

2.4 微觀結構

基于Brunauer-Emmett-Teller[15]氣體分子吸附模型，本文采用低溫氮吸附法測試了粉煤灰的孔隙結構，結果如圖4所示。經(jīng)過計算(BJH法)，F(xiàn)A-1的平均孔徑為15.9 nm(吸附)和10.6 nm(脫附)，F(xiàn)A-2的平均孔徑為19.2 nm(吸附)和14.4 nm(脫附)，F(xiàn)A-3的平均孔徑為14.3 nm(吸附)和11.7 nm(脫附)，F(xiàn)A-4的平均孔徑為11.6 nm(吸附)和10.8 nm(脫附)。FA-4的平均孔徑最小，F(xiàn)A-2的平均孔徑最大。

需要說明的是，3 nm以內(nèi)的孔通常為固體材料(晶體或非晶體)自身的孔隙(膠體孔)，不屬于顆粒堆積結構形成的孔隙。3～300 nm的孔是由于固體顆粒的結構差異導致。圖4中，在4種粉煤灰顆粒中，3 nm以內(nèi)的孔隙體積基本相當，但>3 nm的孔隙分布規(guī)律具有明顯差異。FA-1和FA-2的孔隙體積隨著孔徑增加(3～300 nm)逐漸增大；FA-3的孔隙體積隨孔徑增加(3～300 nm)先增大，后減小，在孔徑=50 nm處取得峰值；而FA-4的孔隙體積則隨孔徑增加(3～300 nm)先降低后增大，并在10 nm左右取得最小值。此外，在低溫氮吸附測試過程中，由于FA-4型粉煤灰不存在滯后環(huán)，表明FA-4主要為內(nèi)部封閉孔隙。

圖4 粉煤灰的孔隙結構組成分析結果Fig.4 Analysis result of void structure of fly ash

圖5 4種粉煤灰的掃描電鏡圖像Fig.5 SEM images of 4 kinds of fly ash

圖5所示為本文所用4種粉煤灰的掃描電鏡圖像(SEM)?？梢钥闯觯?種粉煤灰中FA-2，F(xiàn)A-3 和FA-4均含有大量的球形顆粒，而FA-1中除了部分球形顆粒外，還有大量不規(guī)則顆粒。從顆粒尺寸來看，F(xiàn)A-2的粒度最大，F(xiàn)A-1次之，F(xiàn)A-3和FA-4較為近似，且FA-3中大粒徑的顆粒略多。SEM結果與前文的粒度分布測試結果相符。受分辨率限制，掃描電鏡無法觀測到粉煤灰顆粒表面的多孔結構。

3 摻粉煤灰的瀝青混合料物理力學性能

采用等體積置換法，100%替代礦粉后的瀝青混合料馬歇爾試驗結果如表2所示，其中對比樣(Control)瀝青混合料中，所用填料為礦粉，AC16-FAx(x=1,2,3,4)分別為經(jīng)過等體積粉煤灰(FA-x)置換后對應瀝青混合料樣品。體積指標計算結果表明，經(jīng)過等體積置換后，F(xiàn)A-1，F(xiàn)A-3，F(xiàn)A-4對應的瀝青混合料密度均有不同程度的降低，而FA-2對應的瀝青混合料密度則略有增高，并按照：對比樣>AC16-FA>AC16-FA1>對比樣>AC16-FA2排序。相應地，密度大的混合料樣品，其孔隙率低。馬歇爾穩(wěn)定度結果表明，摻有FA-4粉煤灰的瀝青混合料動穩(wěn)定度最大，表明其瀝青-集料體系抗剪切能力強，力學性能最好。流值結果表明，摻加FA-2的AC-16瀝青混合料流值結果最大，表明其延展性較好。

表2 含粉煤灰的瀝青混合料馬歇爾試驗結果

如圖6所示為AC-16瀝青混合料的常規(guī)路用性能，包括高溫抗車轍性能圖6(a)，低溫抗開裂性能圖6(b)和抗水損害性能圖6(c)。圖6(a)為瀝青混合料動穩(wěn)定度，結果表明，F(xiàn)A-1，F(xiàn)A-3，F(xiàn)A-4粉煤灰均能提高瀝青混合料抗車轍變形能力。圖6(b)為瀝青混合料最大彎拉應變(σ)，結果顯示，F(xiàn)A的加入，瀝青混合料的抗低溫開裂能力均受到不同程度的減弱。而圖6(c)為凍融劈裂強度比，結果表明，含有FA-1和FA-4瀝青混合料抗水損害能力略有提升，而FA-2和FA-3對瀝青混合料的抗水損害能力不利，其中，F(xiàn)A-3對應的瀝青混合料抗水損害能力最低。

圖6 含有粉煤灰的瀝青混合料路用性能Fig.6 Road performance of asphalt mixture containing fly ash

4 粉煤灰特性對瀝青混合料的作用機理

4.1 微集料效應

圖7 礦粉的基本性能Fig.7 Technical performance of mineral powder

現(xiàn)行瀝青混合料方法在理論上具有最大填充密度，級配組成從體積上具有連續(xù)填充特征[16]。其中填料充當微集料的作用，除了增加膠結料黏度，增加黏滯阻力外，還起到填充粗細集料與膠結料的孔隙作用。圖7(a)所示為石灰?guī)r礦粉的粒度分布曲線，由圖中可以看出，其頻率最高值約在10 μm處取得，且10 μm累積通過率約為70%。和粉煤灰相比，礦粉的粒度分布規(guī)律與FA-1和FA-3最為相似，且三者的10 μm通過率也最為接近。從瀝青混合料設計理論上來講，由于采用等體積致函，則置換前后的填料粒度分布或級配曲線相近，則對混合料體積指標的影響最小。例如表2中，置換前后FA-3瀝青混合料的孔隙率與對比樣(control)相差較為接近。相反，若粉煤灰粒度分布與礦粉相差較大，如FA-2和FA-4，則體積指標有一定差距。另外，瀝青混合料馬歇爾力學指標(表2)和路用性能指標(圖6)表明，粉煤灰的填料效應與力學性能之間不存在明顯的相關性。

4.2 微膠結效應

現(xiàn)有研究認為，集料與瀝青膠結料之間的粘結能力與集料的酸堿性有關，例如酸性集料(SiO2含量較高)與瀝青之間的黏附性差，堿性集料(CaO含量較高)與瀝青之間的黏附性較好。因此，通常瀝青混合料的填料通常采用石灰石，因為其主要成分為CaCO3，通常認為堿性集料，如圖6(b)所示，。而對于粉煤灰，如圖3所示，主要成分為莫來石，石英和玻璃體。從化學角度來講，粉煤灰的微膠結效應來源有兩個：第一，粉煤灰呈堿性，在潮濕環(huán)境下，堿度迅速增加，從而，增大了瀝青混合料中的集料與瀝青粘結效果[17]；第二，粉煤灰中通常含有約5%的CaO，和接近50%的玻璃體(見圖3(a),3(b),3(d))，遇水后粉煤灰自身通常有輕微的水化反應，提供具有微弱膠結能力的水化產(chǎn)物，起到增加膠結能力的作用。特別是在潮濕環(huán)境下，瀝青混合料中的微膠結效應有利于瀝青與填料及集料之間的黏附效果。例如圖5(c)中，F(xiàn)A-1和FA-4對瀝青混合料的抗水損害能力(TSR)有利。

4.3 多孔隙效應

粉煤灰與礦粉最大的區(qū)別在于多孔性，通常情況下，粉煤灰為中空球狀顆粒，在殼體表面分布著10 nm以下的膠體孔，內(nèi)部為空心腔體。粉煤灰孔隙率越高，比表面積越大。另外，部分粉煤灰破殼，內(nèi)部孔隙外露，更增加了粉煤灰的比表面積。將圖4和圖6(c)中的孔隙分布按照2～10 nm，10～50 nm和>50 nm分類，可以明顯看出不同填料的孔隙分布特點，如表3所示。其中，大部分孔隙均為>50 nm，礦粉中70.8%的孔隙>50 nm，粉煤灰的孔隙占比則逐漸降低，分別為68.2%(FA-1)，53.8%(FA-2)，48.1%(FA-3)和53.9%(FA-4)。即礦粉的總體孔隙體積遠低于粉煤灰，且礦粉中高達70%多的孔隙較大，而粉煤灰則相反，孔隙總量大，且孔隙較小。

孔隙多且小的特點給粉煤灰?guī)砹肆硗庖粋€好處，如表4所示，粉煤灰的比表面積普遍大于礦粉的比表面積(除FA-2外)。粉煤灰的大孔隙率，小孔徑和大比表面積特點使其吸附瀝青的能力大大提升。在瀝青膠漿中，瀝青質吸附在粉煤灰表面，膠質吸附在粉煤灰表面的小孔內(nèi)，油份甚至滲透進入粉煤灰殼內(nèi)[10]，因而瀝青混合料發(fā)生黏滯阻力增大，提高了混合料的高溫穩(wěn)定性。例如，圖5(a)中瀝青混合料高溫穩(wěn)定性結果與填料的比表面積具有很好的相關性。

表3 填料中吸附孔的容積分布(單位：%)

另一方面，由于比表面積和表面孔隙的差別，在等體積置換條件下，填料表面的自由瀝青含量降低，顆粒之間的移動困難，對于瀝青混合料成型不利。例如，表2中的瀝青混合料孔隙率與比表面積也具有較強的相關性。因此，建議在實際使用過程中，經(jīng)過等體積置換后依然需要對瀝青混合料的最佳瀝青用量進行二次確認。

表4 粉煤灰與礦粉比表面積

5 結論

(1)由于粉煤灰與礦粉存在密度差異，在混合料制備過程宜采用等體積置換法進行粉煤灰-礦粉的置換操作,但實際使用時需要對替換后瀝青混合料的最佳油石比進行二次確認。

(2)粉煤灰對瀝青混合料路用性能的影響并不是由單一因素決定，粉煤灰的密度、比表面積、礦物組成、粒度分布、孔隙結構等均影響瀝青混合料的力學性能。粉煤灰密度與粒度分布情況影響瀝青混合料設計與級配組成，比表面積和孔隙結構影響瀝青混合料油石比，化學組成與礦物組成則影響粉煤灰與瀝青的化學作用關系。

(3)在瀝青混合料中，粉煤灰的微集料效應、微膠結效應和多空隙效應是影響瀝青混合料性能的主要因素。在采用粉煤灰作為瀝青混合料填料時，應當充分考慮上述效應對于混合料性能的影響。

(4)本文中，填料的比表面積對瀝青混合料的路用性能影響最為明顯，比表面積大，吸附的瀝青輕質組分多，瀝青膠漿的黏滯阻力越大，從而高溫穩(wěn)定性提高，低溫穩(wěn)定性降低。水穩(wěn)定性除了受孔隙結構、比表面積影響外，與粉煤灰中的非晶體(玻璃體)有關。

[1] LOTHENBACH B, SCRIVENER K, HOOTON R D. Supplementary Cementitious Materials[J]. Cement and Concrete Research, 2011, 41(12):1244-1256.

[2] 趙暉, 孫偉, 高波, 等. 粉煤灰品質對混凝土性能影響研究[J]. 應用基礎與工程科學學報，2012，20(3):484-491. ZHAO Hui, SUN Wei，GAO Bo, et al. The Effect of Fly Ash Qualify on the Properties of Concrete[J]. Journal of Basic Science and Engineering, 2012, 20(3): 484-491.

[3] 高英力, 周士瓊, 尹健. 復合超細粉煤灰高性能道路混凝土的試驗研究[J]. 公路交通科技, 2005, 22(8):15-19. GAO Ying-li, ZHOU Shi-qiong, YIN Jian. Experimental Investigation of High Performance Highway Concrete with Composite Ultra-fine Fly Ash[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2005, 22(8):15-19.

[4] 赫文秀, 申向東. 玻璃纖維粉煤灰水泥土的力學特性[J]. 公路交通科技, 2012, 29(3):12-16. HE Wen-xiu, SHEN Xiang-dong. Mechanical Behavior of Glass Fiber and Fly Ash Soil-cement[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2012, 29(3):12-16.

[5] ALI N, CHAN J S, SIMMS S, et al. Mechanistic Evaluation of Fly Ash Asphalt Concrete Mixtures[J]. Journal of Materials in Civil Engineering, 1996, 8(8):19-25.

[6] CHURCHILL E V, AMIRKHANIAN S N. Coal Ash Utilization in Asphalt Concrete Mixtures[J]. Journal of Materials in Civil Engineering, 1999, 11(4):295-301.

[9] 姚愛玲, 徐德龍, 孫治軍. 礦渣粉作為填料的瀝青混合料性能試驗[J]. 中國公路學報, 2006, 19(6):25-29. YAO Ai-lin, XU De-long, SUN Zhi-jun. Performance Test on Asphalt Mixture of Slag Powder as Filling[J]. China Journal of Highway and Transport, 2006, 19(6): 25-29.

[10]蔣承華. 粉煤灰瀝青混合料高溫穩(wěn)定性試驗研究[J]. 山西建筑，2007，33 (36): 161-162. JIANG Chen-hua. Experimental Investigation of the High-temperature Stabilization of Flyash Bituminous Mixture [J]. Shanxi Architecture, 2007，33 (36): 161-162.

[11]劉偉. 粉煤灰替代礦粉作填料的瀝青混合料水穩(wěn)性研究[J]. 交通標準化，2012(4): 82-84. LIU Wei. Research on Water Stability of Asphalt Mixture with Powder Replaced by Fly Ash[J]. Communications Standardization, 2012 (4): 82-84.

[12]王建, 李惠霞. 粉煤灰瀝青混合料的路用性能研究[J]. 粉煤灰綜合利用, 2009(5): 36-38. WANG Jian, LI Hui-xia. Study on Performance of the Flyash Asphalt Mixture in Road[J]. Fly Ash Comprehensive Utilization, 2009(5): 36-38.

[13]LIU Zhuang-zhuang, SHA Ai-min, HE Rui, et al. Antifreeze Asphalt Mixtures Design and Antifreeze Performances Prediction Based on the Phase Equilibrium of Natural Solution[J]. Cold Regions Science and Technology, 2016,129:104-113.

[14]王端宜, 張肖寧, 王紹懷. 級配對瀝青混合料體積特性的影響[J]. 華南理工大學學報: 自然科學版，2002, 30(3): 53-56. WANG Duan-yi, ZHANG Xiao-ning, WANG Shao-huai. Influence of Aggregate Gradation on Volumetric Properties of Asphalt Mixture[J]. Journal of South China University of Technology：Natural Science Edition，2002, 30(3): 53-56.

[15]BRUNAUER S, EMMETT P H, TELLER E. Adsorption of Gases in Multimolecular Layers[J]. Journal of the American Chemical Society, 1938, 60 (2):309-319.

[16]張肖寧, 李智, 虞將苗. 瀝青混合料的體積組成及其數(shù)字圖像處理技術[J]. 華南理工大學學報: 自然科學版，2002, 30(11):113-118. ZHANG Xiao-ning, LI Zhi, YU Jiang-miao. Evaluating the Volumetric Properties of Asphalt Mixtures with Digital Image Processing Technique [J]. Journal of South China University of Technology: Natural Science Edition, 2002, 30(11):113-118.

[17]陳石添, 陳春明, 趙聰. 粉煤灰的堿性及其測定方法[J]. 粉煤灰綜合利用, 1992(3):37-40. CHEN Shi-tian, CHEN Chun-ming, ZHAO Cong. Alkalinity of Fly Ash and Measurement [J]. Fly Ash Comprehensive Utilization, 1992 (3):37-40.

Effect of Property of Fly Ash on Performance of Asphalt Mixture

WU Ping1,2, WANG Xuan-cang1

(1. School of Highway, Chang’an University, Xi’an Shaanxi 710064, China;2. Inner Mongolia Road & Bridge Co., Ltd., Hohhot Inner Mongolia 010010, China)

To evaluate the effect of property of fly ash on performance of asphalt mixture, particle size distribution, phase component, void structure distribution and specific surface area of fly ash are measured by using laser particle size analysis, X-ray diffraction and low temperature nitrogen adsorption. The corresponding asphalt mixture is produced by volume replacement method. The relation between the performance of asphalt mixture and property of fillers (mineral filler and fly ash) is measured with Marshall test, high-temperature rutting test, low-temperature bending test and freeze-thaw splitting test. The result indicates that (1) the mechanical performance of asphalt mixture is affected by the differences in density, particle size, mineral component, void structure and specific surface area of fly ash; (2) the design and the gradation of asphalt mixture is affected by the density and particle size distribution of fly ash; (3) the asphalt-aggregate ratio of asphalt mixture is affected by the specific surface area and the void structure; (4) the interaction between fly ash and asphalt mixture is affected by the chemical composition and mineral composition. In applications, the micro-aggregate effect, light-binding effect and multi pore void effect of fly ash in asphalt mixture should be considered fully.

road engineering; fly ash modified asphalt mixture; particle size distribution; void structure distribution; specific surface area

2016-11-07

交通運輸部建設科技項目(2013 318 J08 220)；湖南省交通科技項目(201302)

吳平(1976-)，男，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，博士研究生.(1652348887@qq.com)

10.3969/j.issn.1002-0268.2016.12.004

U416.217

A

1002-0268(2016)12-0021-08