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生漂滑，造成交通事故，影響行車安全。近年來，國內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。

本研究采用動態剪切流變儀（Dynamic Shear Rheometer，簡稱DSR）評價瀝青膠漿的高溫性能。動態剪切流變儀是一種評價高分子材料流動特性的通用儀器。大量研究已經證明，瀝青混合料的疲勞損傷、疲勞壽命與循環加載過程中的能量損失具有比例關系。在SHRP瀝青分級的PG標準中，DSR主要用于評價旋轉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）。應用DSR的測定結果，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＃基質瀝青和石灰石礦粉，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（礦粉與瀝青的質量比）為1.0制備瀝青膠漿樣品。外摻劑RA的摻量占基質瀝青的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：采用應變控制模式，原樣試樣應變值γ＝12%；原樣動態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）在基質瀝青的基礎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，根據本試驗數據可知，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的抗車轍性能優于PRM；b）從相位角也能得出相同的結論，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。瀝青路面在使用期間，經受從低溫到高溫不同環境條件的考驗。通常所說的瀝青混合料的高溫穩定性能的“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。目前許多國家已經把車轍試驗作為驗證瀝青混合料高溫穩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。

在進行常規車轍試驗時，由于添加了改性劑，導致常規試驗環境（60℃，0.7MPa）下的車轍值過大。基于此，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%，試驗結果見表2、圖3。

表2 車轍試驗結果匯總 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的改善效果要優于同等摻量下的PRM，當環境條件更為苛刻時，其改善效果更為明顯。

3 結論

3.1 瀝青膠漿DSR試驗中采用動態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。在基質瀝青的基礎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，當試驗環境比現行標準環境更為苛刻時，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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