瀝青抗剝落劑對混合料水穩定性的改善作用研究

王新剛(西安公路研究院,陜西西安　710054)

瀝青抗剝落劑對混合料水穩定性的改善作用研究

王新剛
(西安公路研究院,陜西西安710054)

通過瀝青與集料的粘附性試驗以及混合料浸水馬歇爾試驗與凍融劈裂試驗的對比分析發現,采用粘附性試驗來評價瀝青混合料的水穩定性并不準確,而采用混合料試驗評價則較為可靠.試驗表明,PA1型抗剝落劑對瀝青混合料的水穩定性有良好的改善作用,而且對瀝青混合料的高低溫穩定性影響較小.

粘附性試驗;水穩定性;抗剝落劑;高低溫穩定性

0　引　言

瀝青路面水損害是目前中國高速公路瀝青路面早期病害的主要形式之一.引起瀝青路面水損害的因素非常多,如路面壓實度不足、空隙率過大、排水不良等,其根本原因是瀝青與集料的粘附性不足,導致瀝青從集料表面剝落[1-3].向瀝青混合料中加入抗剝落劑,從而改善瀝青與集料的粘附性,提高瀝青混合料的抗水損害能力,是目前最具實用性的方法[4].本文通過混合料試驗對某瀝青抗剝落劑PA1型產品的使用效果進行研究分析.

1　原材料

1.1瀝青

試驗采用SBS(ID類)改性瀝青,測得其基本技術指標如表1所示.

表1　SBS(ID類)改性瀝青性能試驗結果

1.2集料

試驗集料由10～20 mm、10～15 mm、5～10 mm、0～5 mm四種規格組成,試驗測得其相關技術指標見表2.

1.3級配

本文選擇AC16C型瀝青混合料進行試驗研究,為保證試驗級配的穩定性,采用逐檔配料的方法合成級配,級配曲線如圖1所示.

表2　集料密度試驗結果

圖1　AC16C型瀝青混合料合成級配

2　配合比設計

試驗時先將PA1型瀝青抗剝落劑按照摻配比例加入瀝青中并攪拌均勻,然后用馬歇爾試驗方法進行配合比設計[5],試件擊實成型溫度為160℃,每個試件擊實次數為雙面各75次.馬歇爾試驗結果如表3所示.

表3　AC16C瀝青混合料馬歇爾試驗結果

根據規范要求,目標空隙率為4.5%時的混合料油石比為4.4%,由表3可知,此時馬歇爾試件的各項指標均滿足設計要求.故確定AC16C的最佳油石比為4.4%,并以此油石比成型試件進行混合料的水穩及高低溫性能試驗.

3　混合料的路用性能

通過殘留穩定度、凍融劈裂強度、車轍、低溫小梁彎曲試驗分別對4.4%油石比的瀝青混合料的路用性能進行了檢驗,結果如下.

3.1水穩定性

AC16C瀝青混合料水穩定性馬歇爾試驗結果和凍融劈裂試驗結果分別如表4、5所示.

表4　AC16C瀝青混合料浸水馬歇爾試驗結果

表5　AC16C瀝青混合料凍融劈裂試驗結果

由表2集料密度試驗結果可以看到,由于采用了SBS改性瀝青,其與集料的粘附性達到了5級,完全符合現行規范的相關技術要求[6].然而,混合料浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗結果卻表明,在不添加抗剝落劑的情況下,瀝青混合料的水穩定性很差,尤其是當混合料試件在60℃水浴中浸泡48 h后,瀝青與集料的剝離現象非常嚴重,如圖2所示.說明瀝青與集料的粘附性根本不能達到混合料水穩定性的技術要求,這個結果與集料粘附性試驗結果完全相反.由此可見,用集料粘附性試驗來評價瀝青混合料的水穩定性能是不準確的.經進一步探究瀝青混合料水穩定性較差的原因,發現主要是試驗所用集料表面不夠干凈(圖3),含塵太多導致的,因此應對集料采取一定的清潔措施,或者使用抗剝落劑對其與瀝青的粘附性進行改善.本文采取了添加PA1型抗剝落劑的改善措施,由表4、5可知,在添加抗剝落劑后,瀝青混合料的殘留穩定度和凍融劈裂強度比都得到了顯著提高,基本達到了中國規范中對改性瀝青混合料水穩定性的技術要求.這也表明,PA1型抗剝落劑的添加對于提高瀝青與集料的粘結力以及改善瀝青混合料的水穩定性確實有良好的效果[7]. )

圖2　AC16C型瀝青混合料浸水后剝落情況

圖3　粗集料表面狀況

3.2高低溫性能

為了檢驗PA1型瀝青抗剝落劑是否對瀝青混合料的高低溫穩定性能有影響,本文按照?公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程?(JT E20—2011)規定的試驗方法分別進行了60℃車轍與－10℃低溫彎曲試驗,試驗結果分別見表6、7.

表6　AC16C瀝青混合料車轍試驗結果

表7　AC16C瀝青混合料小梁低溫彎曲試驗結果

由表6、7可知,抗剝落劑的使用對瀝青與集料間的粘結力有很大的改善作用,所以添加抗剝落劑后瀝青混合料的高溫穩定性略有改善,但是對混合料的低溫性能則稍有不利,不過由于抗剝落劑摻量較少,影響程度也都較低,因此基本上瀝青混合料的高低溫性依然可以維持在原有的水平上[8-9].

4　結　語

通過以上試驗分析可以發現,瀝青與集料的粘附性試驗不能準確地評價瀝青混合料的水穩定性,而浸水馬歇爾試驗與凍融劈裂試驗的評價結果更為可靠;PA1型瀝青抗剝落劑對提高瀝青與集料的粘結力、改善瀝青混合料的水穩定性確實有良好的效果;PA1型瀝青抗剝落劑對瀝青混合料的高低溫穩定性能影響較小,在本文采取的摻量條件下基本可以忽略.由于本文僅研究了PA1型抗剝落劑對新瀝青混合料水穩定性的改善作用,對抗剝落劑在瀝青混合料使用多年后的效果沒有研究,因此,有必要通過長期性能試驗進一步評價其對瀝青混合料水穩定性的改善效果.

[1]吳梁,周嬌.浸水劈裂試驗評價瀝青混合料水穩定性[J].筑路機械與施工機械化,2013,30(7):46-49.

[2]韓瑞民,楊韻華.抗剝落劑對瀝青混合料性能作用的研究[J].公路,2002(11):83-85.

[3]任滿倉.抗剝落劑對瀝青路用性能影響研究[D].西安:長安大學,2012.

[4]張宜洛.花崗巖瀝青混合料水穩性解決措施研究[J].筑路機械與施工機械化,2003,20(1):9-12.

[5]JT E20—2011,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].

[6]JT F40—2004,公路瀝青路面施工技術規范[S].

[7]韓瑞民,楊韻華,彌海晨,等.摻抗剝落劑瀝青混合料的試驗研究[J].石油瀝青,2002(3):10-13.

[8]徐克威.浸水車轍試驗用于瀝青混合料水穩定性研究[J].西安公路交通大學學報,2000,20(1):58-60.

[9]黃云涌,劉朝暉,李宇峙.瀝青混合料水穩定性試驗方法[J].交通運輸工程學報,2002,2(2):19-22.

[責任編輯:王玉玲]

Study on Improvement of Anti-stripping Agent to Water Stability of Asphalt Mixture

WAN Xingang
(Xi?an Highway Research Institute,Xi?an 710054,Shaanxi,China)

By comparing the results of adhesion test and Marshall immersion test and freeze-thaw splitting test,it was found out that tests on mixture are more reliable in evaluating the water stability of asphalt mixture than adhesion test.The test results show that PA1 anti-stripping agent makes a noticeable improvement to water stability of asphalt mixture,while the high and low temperature stability is less affected.

adhesion test;water stability;anti-stripping agent;high and low temperature stability

U414.2

B

1000-033X(2015)01-0073-03

2014-10-14

國家自然科學基金(51278060)