抗車撤劑改性瀝青混合料的試驗研究

秦雨航

(重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 401120)

抗車撤劑改性瀝青混合料的試驗研究

秦雨航

(重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 401120)

為了解決普通瀝青混合料抗車轍性能差的問題，通過摻入一定量的抗車轍劑以改善其性能并進(jìn)行了室內(nèi)試驗。室內(nèi)試驗表明：在抗車轍劑摻入的情況下，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性有明顯增強，其低溫抗裂性與水穩(wěn)定性亦有較好的增強作用；當(dāng)摻入墾特萊抗車轍劑為0.2%～0.6%時，其相關(guān)路用性能均能達(dá)到較好的指標(biāo)。工程應(yīng)用中，建議取抗車轍劑的摻入量為0.2%～0.6%；凍融劈裂強度試驗比浸水馬歇爾試驗更能有效說明抗車轍劑對瀝青混合料水穩(wěn)定性的增強作用。

抗車轍劑；瀝青混合料；路用性能；室內(nèi)試驗

1 室內(nèi)試驗

1.1 試驗材料

(1)抗車轍劑：選用國產(chǎn)墾特萊抗車轍劑，其檢測結(jié)果如表1所示。

表1 墾特萊抗車轍劑性能指標(biāo)

(2)瀝青：采用重交AH-70瀝青，相關(guān)性能如表2所示。

表2 AH-70瀝青的性能指標(biāo)

(3)集料：試驗所用粗集料為石灰?guī)r碎石，細(xì)集料為石灰?guī)r石屑，填料選用礦粉。集料的物理參數(shù)如表3、表4所示。

表3 集料的物理性質(zhì)指標(biāo)

表4 不同粒徑下的礦料表觀密度

1.2 配合比設(shè)計

(1)礦料級配

試驗選用AC-20型懸浮密實型級配，由于其具有密實度好與熱穩(wěn)定性差的特點，可以作為良好的對照組。參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對級配范圍做出的要求，設(shè)計級配如表5、圖1所示。

表5 瀝青混合料級配組成(AC-20)

圖1 AC-20型瀝青混合料的級配曲線

(2)油石比的確定

采用馬歇爾的試驗對油石比進(jìn)行確定，按試配好的級配制作馬歇爾試件并進(jìn)行試驗，由表6所示試驗結(jié)果可知，不加抗車轍劑時普通AC-20型瀝青混合料最佳油石比為4.5%。

表6 AC-20型瀝青混合料馬歇爾試驗結(jié)果

1.3 試驗方案

對抗車轍劑改性瀝青混合料的相關(guān)性能如高低溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性進(jìn)行試驗，取抗車轍劑的摻入量分別為0%、2%、4%、6%、8%，油石比取4.5%，根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，制作試件分別進(jìn)行車轍試驗、低溫彎曲試驗、浸水馬歇爾及凍融劈裂試驗。

2 室內(nèi)試驗結(jié)果分析

2.1 對高溫穩(wěn)定性的影響

車轍試驗溫度為60 ℃，試件應(yīng)進(jìn)行恒溫養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間為6 h。試驗時，以輪壓0.7 MPa反復(fù)碾壓試件，沿試件成型方向行走23±1 cm的距離，速度為42±1次/min。車轍試驗結(jié)果如表6所示。

表6 車轍試驗結(jié)果

圖2 車轍試驗結(jié)果

由圖2可知，相比于普通瀝青混合料，抗車轍劑改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度得到了大幅度的增長。當(dāng)摻入量分別為2%、4%、6%、8%時，動穩(wěn)定度分別為4 021次·mm-1、11 035次·mm-1、13 512次·mm-1、18 601次·mm-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范要求值，即改性瀝青混合料動穩(wěn)定度不小于3 000次·mm-1。另一方面，抗車轍劑摻入量從0%提高到0.2%時，動穩(wěn)定度僅增長了1 223次·mm-1，當(dāng)摻入量由0.2%提高到0.4%時，動穩(wěn)定度增長達(dá)到了7 014次·mm-1。增長幅度的較大相差是因為抗車轍劑在瀝青混合料中的分布形態(tài)與密度發(fā)生了較大的變化。

2.2 對低溫穩(wěn)定性的影響

低溫穩(wěn)定性的測定采用小梁彎曲試驗來確定，采用MTS設(shè)備，試驗溫度為-10 ℃，以50 mm/min的速率對試件進(jìn)行加載，試驗結(jié)果如表7所示。

表7 小梁彎曲試驗結(jié)果

瀝青混合料作為感溫性材料，其高溫穩(wěn)定性增強的情況下對其低溫穩(wěn)定性往往將會造成一定影響。但由試驗結(jié)果可知，抗車轍劑的加入在提高瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的情況下，其低溫抗裂性亦有增強，這是因為抗車轍劑中含有的高聚物材料加強了其低溫抗裂性。當(dāng)抗車轍劑摻入0.2%時，其破壞應(yīng)為2 472 uε，當(dāng)摻入量為0.4%時，其破壞應(yīng)變達(dá)到了2 572 uε，基本滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求的改性瀝青混合料破壞應(yīng)變>2 500 uε的標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 小梁彎曲試驗結(jié)果

2.3 對水穩(wěn)定性的影響

水穩(wěn)定性以浸水馬歇爾試驗的殘留穩(wěn)定度與凍融劈裂試驗的殘留強度比綜合進(jìn)行評定。凍融劈裂強度中，試件分為兩組進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，其中一組為室溫養(yǎng)護(hù)；另一組真空飽水養(yǎng)護(hù)15 min后轉(zhuǎn)入冰箱以-16 ℃溫度養(yǎng)護(hù)16 h，冰箱養(yǎng)護(hù)過后的試件立即轉(zhuǎn)入水浴養(yǎng)護(hù)25 h，水浴溫度設(shè)定為60 ℃。試驗前，兩組試件均以25 ℃水溫養(yǎng)護(hù)2 h后方可進(jìn)行試驗，可得表8、圖4所示試驗結(jié)果。

表8 浸水馬歇爾試驗與凍融劈裂試驗結(jié)果 /%

由浸水馬歇爾試驗可知，當(dāng)抗車轍劑的摻入量分別為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%時，抗車轍改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度分別為86.4%、92.3%、89.5%、85.3%、86.9%，呈先增大后減少的趨勢，摻入量為0.2%時，其殘留穩(wěn)定度最大為92.3%。摻入量為0.6%、0.8%時，試驗所得殘留穩(wěn)定度與普通瀝青混合料基本一致，0.6%的摻量下殘留穩(wěn)定度略有降低，但均滿足規(guī)范要求改性瀝青混合料動穩(wěn)定度大于85%的標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 殘留穩(wěn)定度與凍融劈裂強度比變化曲線

由凍融劈裂強度試驗可知，在摻入一定量抗車轍劑情況下，瀝青混合料的凍融劈裂強度比明顯得到增強，相比普通瀝青混合料凍融劈裂強度比81.7%，當(dāng)抗車轍劑摻量分別為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%時，其凍融劈裂強度比分別增長了13.8%、14.9%、14.1%、6.0%，且凍融劈裂強度比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范上要求改性瀝青混合料凍融劈裂強度比大于80%的標(biāo)準(zhǔn)。

對比兩個試驗可知，凍融劈裂強度試驗比浸水馬歇爾試驗更能有效說明抗車轍劑對瀝青混合料水穩(wěn)定性的增強作用。這是因為凍融劈裂強度試驗中，凍融前后，水對瀝青混合料的不利影響得到了強化，使得結(jié)果更具說明性。

3 結(jié) 論

(1)在抗車轍劑摻入的情況下，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性有明顯增強，其低溫抗裂性與水穩(wěn)定性亦有較好的增強作用。

(2)當(dāng)摻入墾特萊抗車轍劑為0.2%～0.6%時，其相關(guān)路用性能均能達(dá)到較好的指標(biāo)。工程應(yīng)用中，建議取抗車轍劑的摻入量為0.2%～0.6%。

(3)凍融劈裂強度試驗比浸水馬歇爾試驗更能有效說明抗車轍劑對瀝青混合料水穩(wěn)定性的增強作用。

(4)對于抗車轍劑改性瀝青混合料的長期路用性能，應(yīng)在工程應(yīng)用中進(jìn)行長期監(jiān)測。

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2017-03-22

U416.1

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：1008-3383(2017)07-0012-02