摻加抗車轍劑的瀝青混合料服役性能淺析

黃光樅

（海南海建工程管理總承包有限公司，海南 海口 570203）

0 引言

隨著國內公路交通量的增加、交通渠化嚴重、汽車超載及軸載的加大，以及近年來持續(xù)高溫天氣等因素的綜合影響，各種車轍、疲勞行為、水損害等導致的瀝青路面病害也不斷出現，路面的高溫性能尤為各路面研究者關注。在新材料使用方面，改性瀝青逐漸代替了道路石油瀝青，改性劑的摻入賦予了瀝青較高的勁度和彈性，不同程度上改善了路面的使用性能，尤其是高溫使用性能和抗水損害能力，從而有效地延長了道路使用壽命。

抗車轍劑就是眾多新型材料的一種，抗車轍劑是一類具有生產工藝簡單、價格低廉、性能優(yōu)良、經濟環(huán)保、性價比較高的瀝青路面改性劑，也是一種用來提高瀝青路面高溫性能、承載能力、服役性能的最新、最有效的方法之一[1]。本文結合海南高溫、高濕、降水量大等氣候特征，為研究抗車轍劑對瀝青混合料服役性能的影響，進行了相關性能驗證與試驗。

1 試驗設計

1.1 原材料

集料、礦粉選用某石灰?guī)r性石場生產的1#（11～20 mm）料、2#（5～11 mm）料、3#（0～3 mm）料及礦粉。經檢測，集料及礦粉的性能滿足JTG F40-2004的相關技術要求。

瀝青選用SBS改性瀝青I-C，其性能滿足JTG F40-2004的相關技術要求；抗車轍劑為某公司生產的PE類抗車轍劑，出廠前各項技術指標已檢測合格，均符合《瀝青混合料改性添加劑第1部分-抗車轍劑》（TJ 860.1—2013）的技術要求。

1.2 配合比設計

因中面層對整個瀝青路面結構高溫穩(wěn)定性影響最大，本次試驗選擇AC-20C混合料為研究對象。據JTG F40-2004附錄B[2]，對AC-20C進行目標配合比設計，得到其配合比見表1。

表1 AC-20C的配合比

1.3 設計思路

在SBS改性瀝青混合料中分別添加瀝青混合料重量的 0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%、0.4%，分別進行馬歇爾試驗、車轍試驗、小梁彎曲試驗。

1.4 抗車轍劑添加控制要點

摻入抗車轍劑后，石料加熱溫度為185℃~190℃，瀝青加熱溫度為165℃，拌和時間180 s。

2 抗車轍劑的馬歇爾體積指標確定

抗車轍劑對瀝青混合料馬歇爾體積參數的影響主要有：

（1）當抗車轍劑做為瀝青結合料的一部分進行瀝青混合料體積參數的計算，所計算的瀝青飽和度、礦料間隙率隨著添加量的增加有所提高，但是否超出規(guī)范要求有待試驗論證。

（2）當抗車轍劑做為礦料的一部分來進行瀝青混合料體積參數的計算，所計算的瀝青混合料的礦料間隙率、瀝青飽和度隨著添加量的增加有所提高，是否超出規(guī)范要求有待試驗論證。

（3）如果當做瀝青結合料的一部分，那么瀝青混合料的理論密度是采用實測法還是計算法，瀝青結合料的密度取值為多少？抗車轍劑采用干拌法摻入瀝青混合料，在高溫拌和條件下融化，固態(tài)和液態(tài)密度有所差異，另外與瀝青及礦料發(fā)生一些化學反應，抗車轍劑、瀝青等材料密度均發(fā)生變化，此時采用計算法進行瀝青混合料理論密度計算存在瀝青結合料密度選取的問題[3]。圍繞上述幾個問題進行了相關試驗研究，結果如下所述：

a.關于理論密度采用計算法還是實測法。

針對SBS改性瀝青AC-20C型瀝青混合料，采用真空實測和計算法進行理論密度值的比較，結果見表2。

表2 AC-20C瀝青混合料計算理論相對密度試驗結果

由表2數據可知，AC-20C型瀝青混合料真空法實測理論密度和計算法理論密度數值相差不大，且抗車轍劑摻到混合料中與瀝青融化在一起，采用計算法計算時考慮的因素和引用的數據較多，再加上改性瀝青混合料不容易分散，數據誤差較大，因此，建議采用真空實測法的理論密度作為馬氏體積參數計算的最大理論相對密度。

將表2中試驗數據按照JTG F40-2004中最佳油石比的計算方法，得出最佳油石比為4.5%，4.5%油石比時的理論最大密度為2.545 0。再進行4.5%摻加0.2%、0.3%、0.4%抗車轍劑實測理論最大密度，結果見表3。

表3 AC-20C瀝青混合料實測理論相對密度試驗結果

由于摻抗車轍劑后，其瀝青混合料中瀝青結合料的密度未知，僅進行了真空法實測理論密度，如上表所示，摻抗車轍劑的瀝青混合料馬氏體積參數計算中，理論密度采用真空法實測。

b.關于馬氏體積參數，試驗結果見表4和表5。

表4 AC-20C瀝青混合料馬氏試驗結果（抗車轍做為礦料的一部分）

表5 AC-20C瀝青混合料馬氏試驗結果（抗車轍劑當做瀝青結合料一部分）

由表4、表5數據可知，將抗車轍劑當做瀝青結合料或當做礦料的一部分，馬氏體積參數中的空隙率基本沒有變化；礦料間隙率均隨著摻量的增加而增大，滿足設計要求；瀝青飽和度均隨著摻量的增加而增大，滿足JTG F40-2004要求65%~75%。但考慮到抗車轍劑加入瀝青混合料后會融化，所以不能將其做為礦料的一部分，建議，在進行瀝青混合料體積參數計算時，將抗車轍劑當做瀝青結合料的一部分。

3 抗車轍劑對瀝青混合料高、低溫性能的影響

根據試驗設計，摻不同摻量抗車轍劑的瀝青混合料的動穩(wěn)定度、低溫彎曲試驗結果見表6和圖1。

表6 車轍和低溫彎曲試驗結果

圖1 不同摻量抗車轍劑高低溫效果圖

從表6和圖1可知，隨著抗車轍劑摻量的增加，瀝青混合料動穩(wěn)定度不斷提高，瀝青混合料高溫抗變形能力顯著提高，均滿足設計要求大于2 400次/mm的要求。但低溫小梁彎曲微應變呈遞減趨勢，考慮到SBS改性AC-20C瀝青混合料小梁彎曲破壞應變要求大于3 000，建議低溫地區(qū)抗車轍劑摻量控制在0.15%~0.2%左右。

4 結論

綜合以上試驗數據，分析了SBS改性AC-20C瀝青混合料不同摻量抗車轍劑時的性能變化，得出以下結論：

（1）AC-20C型瀝青混合料真空法實測理論密度和計算法理論密度數值相差不大，且實測法數值略大于計算法數值，建議采用真空實測法得到的密度作為馬氏體積參數計算的最大理論相對密度。

（2）考慮到抗車轍劑加入瀝青混合料后會融化，將其當做瀝青結合料一部分參與馬氏體積參數計算時，馬氏體積參數均滿足設計要求。建議，在進行瀝青混合料體積參數計算時，將抗車轍劑當做瀝青結合料的一部分。

（3）隨著抗車轍劑摻量的增加，瀝青混合料動穩(wěn)定度提高，且相對變形量減小，瀝青混合料高溫抗變形能力顯著提高，均滿足設計要求大于2 400次/mm的要求。

（4）隨著抗車轍劑摻量的增加，低溫小梁彎曲微應變呈遞減趨勢，考慮到SBS改性AC-20C瀝青混合料小梁彎曲破壞應變要求大于3 000，建議低溫地區(qū)抗車轍劑摻量控制在0.15%~0.2%左右。