不同抗車轍劑的摻加量對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響分析

陳淑華

（河北省高速公路石安管理處，河北 石家莊 050031）

0 引言

在高速公路日新月異的發(fā)展進(jìn)程中，高速公路鋪筑的質(zhì)量得到了大幅度提高，但是高速公路路面仍然存在很多問題，比如少數(shù)路段通車僅幾年便發(fā)生車轍、開裂、泛油等早期損壞現(xiàn)象。車轍的出現(xiàn)嚴(yán)重影響了路面的服務(wù)質(zhì)量和行車安全，并直接影響路面的使用壽命，造成維護(hù)成本的增加。車轍主要是由氣候條件、交通條件、施工質(zhì)量及材料本身的問題造成的。在現(xiàn)今的研究與使用中，瀝青混合料可以通過加入抗車轍劑來改善車轍問題，可是對瀝青混合料中抗車轍劑的最佳摻量的界定卻不是很清晰，本文就此項(xiàng)問題進(jìn)行相關(guān)研究。

1 原材料

（1）瀝青

采用殼牌90#A級道路石油瀝青和昆侖牌SBS I—C型改性瀝青，按《瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 052—2000）試驗(yàn)方法進(jìn)行測試，主要指標(biāo)如表1。

表1 瀝青結(jié)合料的技術(shù)指標(biāo)

表1 （續(xù)）

（2）集料

粗集料應(yīng)具有一定的強(qiáng)度和硬度，良好的顆粒形狀，形狀接近立方體，表面粗糙、潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，且有適當(dāng)?shù)念w粒級配，與改性瀝青有良好的黏附性。礦粉必須采用石灰?guī)r等憎水性石料磨制而成，且應(yīng)干燥、潔凈，不得含有泥土等雜質(zhì)，通過0.075mm的篩孔的含量應(yīng)不低于80%。本試驗(yàn)采用的礦料均為來自陜西安康的石灰?guī)r。集料分為粗集料、細(xì)集料和填料三類。按照《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ E42—2005）試驗(yàn)方法測試集料性能，結(jié)果如表2、表3、表4所示。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ F40—2004）的技術(shù)要求。

表2 粗集料的物理、力學(xué)指標(biāo)

表2 （續(xù)）

表3 細(xì)集料的物理、力學(xué)指標(biāo)

表4 礦粉的物理、力學(xué)指標(biāo)

（3）抗車轍劑

抗車轍劑外觀為褐色顆粒，其原材料要求及基本技術(shù)性能指標(biāo)滿足表5的要求。

表5 原材料要求及基本技術(shù)性能指標(biāo)

在本試驗(yàn)中經(jīng)過分析得出最佳油石比為4.35%，對于所摻加的抗車轍劑，拌和溫度采用180℃。拌和時(shí)間采用3.7min。

2 高溫穩(wěn)定性分析

2.1 馬歇爾試驗(yàn)分析

根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ 052—2000）中的相關(guān)規(guī)定，按照選定的油石比，通過改變抗車轍劑的摻量，成型馬歇爾試件，并對試件進(jìn)行物理力學(xué)指標(biāo)的測定，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6 不同抗車轍劑摻量的瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

對以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到如下結(jié)論。

（1）隨著抗車轍劑的劑量增加，瀝青混合料的毛體積相對密度減小。因?yàn)榭管囖H劑的相對密度小于瀝青混合料的密度，在相同擊實(shí)作用下，會造成毛體積密度的下降，故需要增加壓實(shí)功能來提高抗車轍劑的作用；瀝青混合料的空隙率提高，說明抗車轍劑的增加會降低瀝青混合料的密實(shí)程度；抗車轍劑的摻加量在2～4%時(shí)，瀝青混合料VMA隨著抗車轍劑的劑量的增大而增加，因?yàn)榭管囖H劑在混合料中的交織網(wǎng)絡(luò)中需要占用更大的空間才能完成礦料顆粒之間的相互接觸；瀝青混合料的瀝青飽和度VFA隨著抗車轍劑的增加而減少。

（2）瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度隨著抗車轍劑劑量增加而增大，因?yàn)榭管囖H劑之間的變形體網(wǎng)格間的聯(lián)系進(jìn)一步增強(qiáng)，形成的空間約束作用使馬歇爾穩(wěn)定度增大明顯；當(dāng)抗車轍劑的劑量為0.2～0.3%時(shí)，瀝青混合料的流值減小，當(dāng)達(dá)到0.4%時(shí)，又增加到原水平，抗車轍劑的劑量在一定的范圍內(nèi)時(shí)，其在集料骨架網(wǎng)格中的加筋作用可以減少試件變形，但是隨著摻加量的不斷增加，抗車轍劑本身變形體增大。

摻加抗車轍劑后，瀝青混合料的VMA、VFA、馬歇爾穩(wěn)定度、流值均有明顯變化，參照規(guī)范中馬歇爾法確定的最佳瀝青用量方法和表6的結(jié)果得出抗車轍劑在0.3%～0.5%的摻量范圍時(shí)可以得到較好的馬歇爾物理力學(xué)指標(biāo)。

2.2 高溫車轍試驗(yàn)分析

在確定了合理的拌和溫度、干拌時(shí)間等要素后，選取0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%六組抗車轍劑摻量的試件，進(jìn)行車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 不同抗車轍劑摻量的改性瀝青混合料的車轍試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表7可以明顯看出，隨著抗車轍劑的劑量增加，試件的變形量在減少，當(dāng)抗車轍劑的摻加量為0.4%～0.6%時(shí)，動(dòng)穩(wěn)定度隨抗車轍劑用量的增加而顯著增大。

3 結(jié)語

通過本文的研究與分析，發(fā)現(xiàn)加入抗車轍劑可以大大提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)抗車轍劑摻加劑量為0.4%～0.5%時(shí)，瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、流值、動(dòng)穩(wěn)定度都得到了提高，合理地?fù)郊涌管囖H劑對改善瀝青混合料的路用性能具有較好的作用。

[1] 曾志威.摻抗車轍劑瀝青混合料路用性能研究[D].長沙：長沙理工大學(xué)，2009.

[2] 賈錦繡.瀝青混合料添加?；酆衔镞m用性研究[D].西安：長安大學(xué)，2005.

[3]JTJ 052—2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].