不同抗車轍劑對基質瀝青改性作用對比

張曉燕

（山西省交通科技研發有限公司，山西 太原 030032）

現階段我國高等級公路上面層和中面層普遍使用改性瀝青混合料[1]。其中抗車轍劑作為新型道路外摻改性劑，得到廣泛應用。抗車轍劑在瀝青混合料中，主要通過與集料嵌擠、增黏、拉絲、瀝青改性、填充、彈性恢復等作用綜合提高瀝青混合料高溫抗車轍性能[2-3]。然而在應用過程中抗車轍劑是否對基質瀝青起到相應改性作用，眾多廠家對產品的宣傳與實際作用效果不盡切實[4]。

為了解不同抗車轍劑的作用效果及機理，陳宏強研究了PR 和RA 兩種抗車轍劑在不同摻量下對瀝青混合料改性效果的影響，并與基質瀝青混合料進行比較[5]；楊益民等研究發現高溫拌合時抗車轍劑可以對瀝青和瀝青混合料雙重改性，達到提升高溫性能的目的[6]；鄭乃濤等通過微觀掃描電鏡對不同類型改性劑與基質瀝青相容性進行了研究，得到可以很好與基質瀝青相容的改性劑[7]。國內研究人員主要對抗車轍劑對瀝青混合料的性能提升及作用方式做了大量研究，而抗車轍劑對基質瀝青改性作用的研究甚少。

本文按照工程應用的添加量，稱取一定質量的抗車轍劑加入到預熱的基質瀝青中，在一定溫度下攪拌一段時間。過濾掉未熔抗車轍劑，進行剩余瀝青的三大指標試驗，與基質瀝青進行性能對比，比較各抗車轍劑對基質瀝青改性的效果，得出結論。

1 試驗部分

1.1 試驗原材料和設備

基質瀝青為中海鎮江70 號A 級石油瀝青，各項指標均滿足JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術規范》的要求[8]。

抗車轍劑采用兩種品牌的樣品，分別為P1 和P2。抗車轍劑P1 軟化點168.5 ℃，熔體質量流動速率（190 ℃，2.16 kg）為 0.69 g/10 min；抗車轍劑 P2軟化點 151.7 ℃，熔體質量流動速率（190 ℃，2.16 kg）為 4.38 g/10 min。

設備采用上海昌吉地質儀器有限公司生產的SYD-2806I 型瀝青軟化點試驗器、SYD-2801I 型全自動瀝青針入度試驗器、SYD-4508G 型瀝青延伸度測定儀。

1.2 試驗方案

a）按照實體工程應用添加量，抗車轍劑為瀝青混合料質量的0.4%，瀝青含量為4.3%，計算得抗車轍劑占瀝青質量的9.3%。

b）分別稱取占瀝青質量9.3%的抗車轍劑P1 和P2，加入到預熱的基質瀝青中，觀察溫度并調節加熱功率，分別在 160 ℃～170 ℃、170 ℃～180 ℃下持續均勻攪拌30 min。過濾掉未熔的顆粒塊狀抗車轍劑，進行剩余瀝青的25 ℃針入度、軟化點、10 ℃和15 ℃延度三大指標試驗，與基質瀝青進行性能對比。

c）同時為消除基質瀝青在高溫條件下自身的輕微老化現象對本試驗的影響，進行未摻加抗車轍劑的空白對照試驗。

2 試驗結果與分析

2.1 試驗結果

抗車轍劑對基質瀝青三大指標影響試驗數據見表1。

表1 抗車轍劑對基質瀝青三大指標影響試驗數據

2.2 抗車轍劑對基質瀝青25 ℃針入度的影響

抗車轍劑對基質瀝青25 ℃針入度的影響見圖1。

圖1 抗車轍劑對基質瀝青25 ℃針入度的影響

試驗結果表明：在160 ℃～180 ℃的高溫下攪拌半個小時，空白試驗和摻入抗車轍劑基質瀝青的25 ℃針入度均發生下降趨勢。隨著溫度的提高，下降程度越大。空白基質瀝青在高溫下輕質組分的揮發自身會變稠變硬，針入度下降了0.8～1.2 mm，但仍然滿足70 號瀝青25 ℃針入度大于60（0.1 mm）的技術要求[9]。

對照同等條件下空白基質瀝青，抗車轍劑P1針入度在 160 ℃～170 ℃和 170 ℃～180 ℃下降了16.0%和17.1%，抗車轍劑P2 下降了 32.0%和37.5%。抗車轍劑P2 的改性程度更大。主要是由于抗車轍劑P2 具有較低的軟化點和較高的熔體質量流動速率，在均勻攪拌過程中，抗車轍劑P2 比P1更容易熔解或溶脹在瀝青中，對瀝青起到改性作用。

2.3 抗車轍劑對基質瀝青軟化點的影響

瀝青的軟化點與瀝青混合料的高溫穩定性有良好的關系。一定情況下，瀝青軟化點越高，其拌制的瀝青混合料高溫抗車轍能力越好。抗車轍劑對基質瀝青軟化點的影響見圖2。試驗結果表明：同25 ℃針入度結果相反，軟化點會出現增大的趨勢。隨著溫度的增加，提高的程度越大。空白基質瀝青高溫攪拌過程中發生輕微的老化現象，軟化點提高了2 ℃～3 ℃。

圖2 抗車轍劑對基質瀝青軟化點的影響

對照同等條件下空白基質瀝青，抗車轍劑P1改性后的瀝青軟化點在160 ℃～170 ℃和170 ℃～180 ℃分別提高了5.14%和5.15%，抗車轍劑P2 提高了7.22%和8.16%。同樣說明抗車轍劑P2 的改性程度更好。分析原因主要是抗車轍劑P2 軟化點為151.7 ℃，在 160 ℃～180 ℃的高溫下，更容易發生軟化變形，增加與基質瀝青接觸的表面積，更好地對基質瀝青起到改性作用。因此，該抗車轍劑對基質瀝青改性作用后可顯著提高瀝青的軟化點，進而提升瀝青混合料高溫性能，在夏炎熱區和夏熱區可充分發揮抗車轍作用。

2.4 抗車轍劑對基質瀝青延度的影響

圖3 抗車轍劑對基質瀝青10 ℃延度的影響

瀝青的延度是指外力作用下其承受塑性變形的大小。一定情況下，瀝青的延度與瀝青混合料的低溫抗裂性能有關。抗車轍劑對基質瀝青10 ℃延度影響見圖3，15 ℃延度見圖4。

圖4 抗車轍劑對基質瀝青15 ℃延度的影響

試驗結果表明：在160 ℃～180 ℃的高溫下攪拌半個小時，空白試驗和摻入抗車轍劑的基質瀝青的延度均發生損失。隨著溫度的提高，下降程度基本趨于平緩。空白基質瀝青高溫攪拌后15 ℃延度影響不大，仍然大于 100 cm；10 ℃延度下降了 8.9～11.5 cm，但仍然滿足70 號A 級瀝青大于20.0 cm的技術要求。

摻入抗車轍劑P1 和P2 對基質瀝青的延度影響程度幾乎一致，基本在50%以上。說明抗車轍劑對基質瀝青的改性作用后，對瀝青混合料的低溫性能有一定程度的損害。因此，抗車轍劑對基質瀝青改性作用延度影響較大時，該抗車轍劑不建議用于冬嚴寒區和冬寒區的面層施工中。

3 結語

a）抗車轍劑對基質瀝青有一定的改性作用，改性后基質瀝青的25 ℃針入度下降，軟化點增大，延度降低。且抗車轍劑P2 改性效果高于P1。主要是由于抗車轍劑P2 比P1 的軟化點低且熔體質量流動速率高，在均勻攪拌過程中，抗車轍劑P2 更容易熔解或溶脹在瀝青中，對基質瀝青起到改性作用。

b）抗車轍劑對瀝青改性后，可顯著提高瀝青的軟化點，提升瀝青混合料的高溫抗車轍性能。

c）抗車轍劑P1 和P2 對瀝青改性后，延度損失50%以上，對瀝青混合料的低溫性能有一定程度的損害，不建議用于冬嚴寒區和冬寒區的面層施工中。