RA抗車轍劑對瀝青混合料高溫性能的影響研究

儲可華，張彩霞

（1.安徽省高速公路控股集團有限公司，安徽 合肥 230088；2.交通運輸部公路科學研究院，北京 100088）

由于氣候變暖和交通荷載增大，近年來瀝青路面的車轍病害迅速增加，成為一種最主要的路面病害。車轍不僅會影響乘車的舒適性，更嚴重的是路表面的低洼處在降雨時會形成水塘，從而使高速行駛的車輛產(chǎn)生漂滑，造成交通事故，影響行車安全。近年來，國內(nèi)外學者對車轍進行了大量的研究，其中最有效的抗車轍方法之一是采用外摻劑改性瀝青混合料，RA抗車轍就是其中的一種外摻劑。本文通過瀝青膠漿DSR試驗、車轍試驗驗證了RA抗車轍劑對瀝青混合料高溫性能的影響。

1 瀝青膠漿DSR模量試驗及結(jié)果分析

瀝青混合料性能受瀝青、礦粉及外摻劑共同形成的瀝青膠漿的影響，礦粉、外摻劑的不同性質(zhì)與比例對瀝青膠漿性能影響非常顯著，改善膠漿性能是提高瀝青路面性能的重要手段。

本研究采用動態(tài)剪切流變儀（Dynamic Shear Rheometer，簡稱DSR）評價瀝青膠漿的高溫性能。動態(tài)剪切流變儀是一種評價高分子材料流動特性的通用儀器。大量研究已經(jīng)證明，瀝青混合料的疲勞損傷、疲勞壽命與循環(huán)加載過程中的能量損失具有比例關(guān)系。在SHRP瀝青分級的PG標準中，DSR主要用于評價旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化前后的高溫性能和壓力老化后瀝青的疲勞性能（中溫性能）。應(yīng)用DSR的測定結(jié)果，既能夠反映瀝青的高溫特性，同時也能夠反映瀝青的疲勞特性。

試驗選用70?；|(zhì)瀝青和石灰石礦粉，采用0.075mm方孔篩篩分礦粉，保留粒徑小于0.075mm組分待用。按粉膠比（礦粉與瀝青的質(zhì)量比）為1.0制備瀝青膠漿樣品。外摻劑RA的摻量占基質(zhì)瀝青的8%（按瀝青混合料外摻0.4%換算），PRM占瀝青的17%（按瀝青混合料外摻0.7%換算）。

試驗條件：采用應(yīng)變控制模式，原樣試樣應(yīng)變值γ＝12%；原樣動態(tài)剪切試驗采用直徑為25mm、盤間距為1000μm、厚度為1mm的試樣；試驗頻率為ω＝10rad／s；測試溫度分別為58℃、64℃、70℃、76℃、82℃、88℃。測試復合模量G*和相位角δ，計算車轍因子G*／sinδ，作為高溫評價指標。試驗結(jié)果見表1、圖1和圖2。按照標準要求，G*/sinδ≥1.0kPa。

表1 不同瀝青膠漿的抗車轍因子、相位角和復合模量

圖1 不同溫度下三類瀝青膠漿抗車轍因子的變化

圖2 不同溫度下三類瀝青相位角的變化

從表1及圖1、圖2可以看出：a）在基質(zhì)瀝青的基礎(chǔ)上摻加各種改性劑后，改性瀝青膠漿在58℃、64℃、70℃、76℃、82℃、88℃下的抗車轍因子均有大幅度的提升，根據(jù)本試驗數(shù)據(jù)可知，添加RA抗車轍劑和PRM改性劑能夠提高瀝青混合料的抗車轍性能，且RA的抗車轍性能優(yōu)于PRM；b）從相位角也能得出相同的結(jié)論，相位角δ的減小意味著瀝青膠漿中彈性分量的增加，相同的荷載作用下其變形恢復也在增多，表明其抵抗變形開裂性能增強。

2 車轍試驗及結(jié)果分析

瀝青混合料是一種粘彈性材料，其物理力學性能與溫度和荷載作用時間密切相關(guān)。瀝青路面在使用期間，經(jīng)受從低溫到高溫不同環(huán)境條件的考驗。通常所說的瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能的“高溫”條件是指在使用過程中受到交通荷載的反復作用，容易產(chǎn)生車轍、推移、擁包等永久變形的溫度范圍。目前許多國家已經(jīng)把車轍試驗作為驗證瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能的一項評價指標。

本研究采用AC—13混合料，按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTJ 052—2000）中的試驗方法對RA改性瀝青、70＃普通瀝青和PRM改性瀝青混合料進行車轍試驗。試件采用輪碾成型機碾壓成型的長300mm、寬300mm、厚50mm的板塊狀試件。

在進行常規(guī)車轍試驗時，由于添加了改性劑，導致常規(guī)試驗環(huán)境（60℃，0.7MPa）下的車轍值過大?；诖?，本研究中對RA、PRM改性瀝青混合料又進行了試驗溫度為70℃、壓力荷載為0.85MPa的車轍試驗。其中RA和PRM的摻量均為0.3%，試驗結(jié)果見表2、圖3。

表2 車轍試驗結(jié)果匯總 單位：次/mm

圖3 不同條件下三種瀝青混合料的車轍指標

從以上指標對比可以看出，與70＃普通瀝青相比，添加RA和PRM改性劑能夠顯著改善瀝青混合料抗車轍性能，且RA的改善效果要優(yōu)于同等摻量下的PRM，當環(huán)境條件更為苛刻時，其改善效果更為明顯。

3 結(jié)論

3.1 瀝青膠漿DSR試驗中采用動態(tài)剪切試驗的抗車轍因子G*/sinδ較好地評價了70＃普通瀝青、PRM改性瀝青、RA改性瀝青的高溫性能。在基質(zhì)瀝青的基礎(chǔ)上摻加各種改性劑后，瀝青膠漿在高溫下的抗車轍因子均有大幅度的提升，其中添加RA抗車轍劑的瀝青膠漿的高溫抗車轍性能尤為突出。

3.2 添加RA、PRM改性劑能夠顯著提高瀝青混合料的高溫性能，當試驗環(huán)境比現(xiàn)行標準環(huán)境更為苛刻時，與PRM改性瀝青混合料相比，添加RA抗車轍劑能更顯著地改善瀝青混合料的高溫性能。

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