RCA改性劑對(duì)SMA-13瀝青混合料路用性能的影響研究

張宏敏

摘要：文章為評(píng)價(jià)復(fù)配雙改性劑RCA對(duì)瀝青混合料路用性能的影響，對(duì)RCA-SMA-13改性瀝青混合料的高溫性能、水穩(wěn)定性及低溫性能進(jìn)行試驗(yàn)，并與SBS-SMA-13混合料進(jìn)行對(duì)比分析。研究結(jié)果表明RCA改性劑對(duì)瀝青混合料的高溫性能有一定提升，但在水穩(wěn)定性及低溫性能方面，與SBS改性瀝青混合料處于同一水平。由于RCA改性劑造價(jià)較SBS更低，因此有一定的應(yīng)用研究?jī)r(jià)值。

關(guān)鍵詞：道路工程;復(fù)配雙改性劑;RCA-SMA-13;路用性能

中圖分類號(hào)：U416.217文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.13282/j.cnki.wccst.2021.01.023

文章編號(hào)：1673-4874（2021）01-0081-03

0引言

當(dāng)前我國(guó)高等級(jí)公路路面用瀝青多為改性瀝青，即在基質(zhì)瀝青中加入改性劑，提升了瀝青在高、低溫等方面的性能。改性瀝青的應(yīng)用在大大改善我國(guó)瀝青路面使用質(zhì)量的同時(shí)，也豐富了我國(guó)瀝青路面的設(shè)計(jì)及施工工藝。

我國(guó)路面目前使用的聚合物改性劑主要有SBS、SBR、EVA、PE等，SBS屬熱塑性橡膠類，SBR屬橡膠類，EVA、PE屬熱塑性樹(shù)脂類。而復(fù)配雙改性劑RCA主要是以天然瀝青和納米高分子材料進(jìn)行精加工而成。其中天然瀝青性質(zhì)極其穩(wěn)定，耐老化性能好，與基質(zhì)瀝青相容性好;而納米高分子材料的比表面積極大，表面活性更高，使得瀝青路面更適用于高溫、重載等較為嚴(yán)苛的交通條件。拌和瀝青混合料時(shí)，與SBS改性劑直接加入瀝青進(jìn)行“濕拌”不同，RCA改性劑先與集料進(jìn)行“干拌”，之后再向拌缸中投入瀝青。本文主要研究RCA改性劑對(duì)SMA瀝青混合料路用性能的影響。

1原材料及配合比設(shè)計(jì)

1.1原材料

本文試驗(yàn)采用的瀝青有兩種，70^#基質(zhì)瀝青用來(lái)和RCA改性劑一同制備瀝青混合料，同級(jí)配下，用SBS改性瀝青制備混合料作為對(duì)比研究對(duì)象。RCA改性劑由路冠科技公司提供，摻量為瀝青混合料的1%。上述各種材料的性能指標(biāo)分別見(jiàn)下頁(yè)表1～4。

1.2確定最佳油石比

粗、細(xì)集料均使用四川峨邊玄武巖，合成級(jí)配曲線見(jiàn)圖1。

對(duì)于SBS-SMA-13，顆粒纖維摻加量為瀝青混合料的64%;對(duì)于RCA-SMA-13，RCA摻加量為瀝青混合料的1%，顆粒纖維摻加量降為0.3%。馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

根據(jù)表5的試驗(yàn)結(jié)果，確定SBS-SMA-13和RCA-SMA-13的最佳油石比分別為5.9%和5.7%。可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)摻加RCA改性劑時(shí)，在一定程度上可以降低油石比，減少瀝青的使用。

2路用性能

2.1高溫性能

采用動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。試驗(yàn)溫度為60℃，輪壓為0.7MPa，碾壓速度為42次/min。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可以看出，兩種SMA-13混合料均能滿足要求，且遠(yuǎn)大于《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）中對(duì)SMA改性瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度的技術(shù)要求。同時(shí)可知，相比于SBS改性瀝青混合料，RCA改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度得到了較大的提升，說(shuō)明其抗車(chē)轍能力優(yōu)于SBS改性瀝青混合料。主要是因?yàn)镽CA由天然瀝青和納米高分子材料組成，在拌和過(guò)程中，RCA因?yàn)闇囟茸兓l(fā)生反應(yīng)，增強(qiáng)了瀝青稠度，提高了瀝青的粘聚力。

2.2水穩(wěn)定性

采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)SMA-13瀝青混合料的水穩(wěn)定性。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

由表7可知，兩種SMA-13瀝青混合料的殘留馬歇爾穩(wěn)定度和凍融劈裂殘留強(qiáng)度比相差不大，且均能滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求，二者均有良好的水穩(wěn)定性。

2.3低溫性能

破壞彎拉應(yīng)變僅能單一地反映瀝青混合料在低溫荷載作用下抵抗變形的能力，而無(wú)法反映溫度荷載的作用。近年來(lái)，已有研究采用彎曲應(yīng)變能評(píng)價(jià)低溫性能，這種評(píng)價(jià)方法充分考慮了材料的溫度荷載和變形，更能貼切地表達(dá)混合料的抵抗低溫的能力，彎曲應(yīng)變能密度函數(shù)為。在實(shí)際進(jìn)行混合料的低溫彎曲試驗(yàn)時(shí)，獲得的曲線為荷載-位移曲線，對(duì)該曲線進(jìn)行擬合并積分，可獲得荷載達(dá)到最大值以前曲線下方的包絡(luò)面積，此面積即為混合料完全開(kāi)裂破壞所需要的彎曲應(yīng)變能（見(jiàn)圖2）。兩種混合料的低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

由表8中的試驗(yàn)結(jié)果可知，在級(jí)配相同的情況下，兩種混合料的抗低溫性能處于同一水平。同時(shí)，普通瀝青混合料的低溫彎曲破壞應(yīng)變較小，RCA改性劑的加入對(duì)基質(zhì)瀝青在混合料中的性能表現(xiàn)有明顯提升。

3結(jié)語(yǔ)

（1）在保持同樣級(jí)配，并滿足瀝青混合料設(shè)計(jì)要求的前提下，RCA改性劑的加入可在一定程度上降低油石比。

（2）RCA改性劑對(duì)瀝青混合料的高溫性能有較大改進(jìn)，可使其動(dòng)穩(wěn)定度值提高約22%，在夏季炎熱地區(qū)有廣闊的應(yīng)用前景。在水穩(wěn)定性及低溫性能方面，RCA改性瀝青混合料與SBS改性瀝青混合料處于同一水平。

（3）由于RCA改性劑價(jià)格較SBS更加低廉，拌和工藝簡(jiǎn)單，且在級(jí)配良好的情況下可以降低瀝青用量，因此，RCA改性劑在路面材料領(lǐng)域有一定的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]孟勇軍，趙武，陳仕周.Natural巖改性瀝青及瀝青混合料的路用性能研究[J].西部交通科技，2010（6）：19-22.

[2]黃剛，何兆益，張政國(guó)，等.抗車(chē)轍巖瀝青改性混合料性能研究[J].中外公路，2009，29（3）：187-192.

[3]周勇.復(fù)配雙改性添加劑RCA的運(yùn)用對(duì)降低瀝青路面工程造價(jià)的研究[J].公路，2017（11）：183-186.

[4]袁芮，唐俊，孟勇軍，復(fù)配雙改性添加劑（RCA）混合料性能研究與應(yīng)用[J].城市道橋與防洪，2020（6）：267-270.

[5]JTGF40-2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].