非胺類抗剝落劑對瀝青混合料路用性能影響試驗研究

唐斌璨

(湖南省交通規劃設計院有限公司，湖南 長沙 410200)

1 試驗材料

1.1 瀝青

試驗所用的瀝青類型為SBS改性瀝青，通過加熱90#基質瀝青至160～170 ℃后添加SBS改性劑，然后用玻璃棒人工攪拌，讓其進行發育，用剪切機在6 000 r/min轉速下剪切，使其充分溶脹，最后加入一定量的穩定劑及相容劑使其穩定即可完成試樣制備。按照JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》的試驗方法檢測SBS改性瀝青技術指標，結果如表1所示。檢測結果均符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術規范》要求。

表1 SBS改性瀝青檢測結果

1.2 集料

粗集料采用玄武巖碎石，其技術性能指標如表2所示。細集料采用機制砂，其技術性能指標如表3所示。礦粉采用石灰石礦粉，其技術性能指標如表4所示。

表2 粗集料技術性能指標

表3 細集料技術性能指標

表4 礦粉技術性能指標

1.3 瀝青抗剝落劑

瀝青抗剝落劑采用由重慶海木交通技術有限公司開發的AMR非胺類抗剝落劑，可直接加入熱瀝青中、用瀝青泵循環二次即充分混合，不需專用攪拌器，其性能指標如表5所示。

表5 瀝青抗剝落劑主要技術性能指標

2 試驗方法

2.1 配合比設計

(1)級配設計

配合比的優劣在很大程度上決定了瀝青混合料性能好壞。采用瀝青混合料類型為AC-13C，根據《公路瀝青路面施工技術規范》中規定的礦料級配范圍要求，以及按照最大理論密度線標準級配和多級嵌擠密級配理論進行設計和調整，合成計算得出，目標設計配合比如圖1所示。

圖1 AC-13C合成級配曲線

(2)最佳油石比

采用GTM試驗法確定最佳油石比，試驗條件為：試驗壓強為0.8 MPa，拌和溫度為155 ℃，成型溫度145～150 ℃，控制方式為極限平衡狀態。選擇油石比為3.9%、4.2%、4.5%、4.8%，按照上述條件成型試件。按T0705-2011(表干法)測定試件毛體積相對密度，測試結果如表6所示，GTM試件體積參數隨油石比變化規律如圖2所示。

表6 AC-13CGTM試件試驗參數

圖2 GTM試驗參數隨油石比變化曲線

對圖2進行分析，衡量瀝青混合料試件塑性變形指標GSI隨著油石比的增加而增加，塑性變形增加趨勢從3.9%到4.2%時不明顯，大于4.2%時增加趨勢明顯，說明此時瀝青混合料試件塑性變形開始增大。衡量瀝青混合料試件抗剪強度指標GSF隨著油石比增大，呈現先增大后減小趨勢，油石比為4.2%時，GSF值最大。綜合以上分析，可以確定該級配設計下的最佳油石比為4.2%。

2.2 試驗設計

評價瀝青混合料的水穩定性能采用浸水馬歇爾試驗；高溫穩定性能采用車轍試驗；低溫抗裂性能采用低溫彎曲試驗。以上各實驗過程均遵循JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中規定。

3 試驗結果分析

3.1 水穩定性試驗

不同抗剝落劑劑量在浸水0.5 h，48 h后測得的穩定度結果，如圖3～圖4所示。

圖3 浸水前后穩定度

圖4 殘留穩定度比

從圖3和圖4可以看出，當不摻入抗剝落劑時，AC-13C瀝青混合料浸水馬歇爾殘留穩定度為84.4%；當摻入劑量為0.3%的抗剝落劑后，AC-13C瀝青混合料浸水馬歇爾殘留穩定度就提升到89.9%。

從變化趨勢看，劑量從0.2%到0.3%時，AC-13C瀝青混合料浸水馬歇爾殘留穩定度提升幅度最大，大于0.3%后，提升幅度緩慢。說明抗剝落劑對瀝青混合料水穩定性改善效果明顯，選取0.3%作的最佳抗剝落劑劑量。

3.2 高溫穩定性試驗

根據上述試驗方法，進行了車轍試驗，得到不同抗剝落劑劑量和不同瀝青用量下的動穩定度，得到結果如圖5所示。

從圖5中可以看出，無論瀝青用量多少，其動穩定度值都隨著抗剝落劑劑量增加，呈現出增大趨勢。但這種增加趨勢在劑量為0.3%后，變得不太明顯。這說明抗剝落劑對瀝青高溫穩定性能有一定促進作用，但作用有限。

圖5 瀝青混合料動穩定度隨抗剝落劑劑量變化圖

3.3 低溫抗裂性試驗

采用低溫彎曲小梁試驗時，對于每種抗剝落劑劑量，分別設置4個試件進行平行試驗，試驗結果如圖6所示。

圖6 小梁彎曲試驗破壞應變

從圖6可以看出，小梁破壞應變隨著抗剝落劑劑量的增多，呈現出先增加后減小趨勢，在抗剝落劑劑量為0.3%時達到峰值；摻入抗剝落劑后，小梁破壞應變增加，說明抗剝落劑對瀝青混合料低溫抗裂性能促進作用明顯；觀察圖中曲線三段斜率，發現抗剝落劑劑量從0.2%增加到0.3%時斜率最大，而從0.3%到0.4%斜率出現負值，說明抗剝落劑對瀝青低溫抗裂性能促進作用有限，超過0.3%后就變現為對瀝青低溫抗裂性能的抑制作用。

4 結 論

(1)抗剝落劑對AC-13C瀝青混合料水穩定性改善效果明顯，但存在一個合理經濟范圍，大于0.3%后，提升幅度緩慢。

(2)抗剝落劑對AC-13C瀝青混合料高溫穩定性能具有一定的改善作用，但改善作用有限。

(3)對于加入抗剝落劑后，AC-13C瀝青混合料低溫抗裂性能變化情況變現為先增強后減弱趨勢。

從經濟性角度考慮，選擇抗剝落劑劑量為0.3%，既能滿足對瀝青混合料水穩定性起到最大改善作用，也能滿足其它路用性能的要求。