尤 強(qiáng)

（上海浦東路橋建設(shè)股份有限公司，上海市 201210）

0 前言

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸事業(yè)的快速發(fā)展，道路交通量和軸載不斷增加，交通渠化現(xiàn)象越來越明顯，這些因素的變化，使瀝青路面出現(xiàn)了抗車轍能力不足和過早的初期破壞問題，在我國炎熱高溫地區(qū)，瀝青路面的車轍病害尤其嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，我國高速公路返修或罩面的原因中，因車轍病害引起的占80%以上，有的高速公路甚至出現(xiàn)車轍銑刨加鋪兩年后又出現(xiàn)明顯車轍病害的現(xiàn)象，這給社會(huì)和經(jīng)濟(jì)都帶來了巨大的損失。

路面出現(xiàn)車轍的原因有多種，最直接的原因就是瀝青混合料穩(wěn)定性不足而引起的塑性變形。針對該原因國內(nèi)外研制出了用于提高瀝青混合料的抗車轍能力的專用抗車轍劑，比如法國PR PLASTS、德國路孚8000、德國Duroflex以及國產(chǎn)PE、RA等，抗車轍劑的加入很大程度上改善了瀝青混合料的高溫強(qiáng)度和穩(wěn)定性。然而現(xiàn)有抗車轍劑幾乎都存在一個(gè)弊端：只注重抗車轍能力，忽視甚至犧牲混合料的低溫抗裂性。本文將研究一種新型的抗車轍劑LQ，評價(jià)其一定摻量下的動(dòng)穩(wěn)定度變化，和低溫抗彎拉能力的變化，并對其改性機(jī)理進(jìn)行分析。為進(jìn)行對比，將分別制作普通瀝青混合料、改性瀝青混合料和LQ瀝青混合料。

1 原材料

結(jié)合料：SK70#；級配類型：AC-13；集料：石灰石，其技術(shù)指標(biāo)全部符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的要求。抗車轍劑：LQ；摻量：0.4%（占混合料）；LQ抗車轍劑呈黑色、固體、扁圓顆粒狀，顆徑3～4 mm，見表 1～表 3。

表1 SK70#瀝青指標(biāo)

表2 SBS改性瀝青指標(biāo)

表3 LQ物理指標(biāo)

2 配合比設(shè)計(jì)

摻加LQ抗車轍劑的瀝青混合料設(shè)計(jì)方法與普通瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)方法完全相同，當(dāng)摻量較高時(shí)（大于0.6%）可適當(dāng)增加用油量。

AC-13設(shè)計(jì)級配見表4及圖1。

該級配下，根據(jù)空白樣試驗(yàn)測定最佳用油量，通過試驗(yàn)研究和分析，確定混合料的最佳用油量為4.6%，相應(yīng)的空隙率為3.55%。分別制作基質(zhì)瀝青混合料、改性瀝青混合料和加入抗車轍劑（0.4%）的瀝青混合料，對比其性能指標(biāo)，其中基質(zhì)瀝青混合料拌合溫度為160℃，壓實(shí)溫度為140℃，其余兩種均為180℃拌合，160℃壓實(shí)。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

（1）馬歇爾體積參數(shù)

馬歇爾試驗(yàn)是將瀝青混合料制成直徑為101.6mm、高為63.5 mm的圓柱體試件，在60℃高溫下采用規(guī)定的馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)儀，以50 mm/min±5 mm/min的加載速率進(jìn)行加載，測定試件破壞前所能夠承受的最大荷載及相應(yīng)的變形，分別為馬歇爾穩(wěn)定度和流值，馬歇爾穩(wěn)定度越大、流值越小，說明瀝青混合料的高溫性能越好。對三種混合料進(jìn)行體積指標(biāo)和馬歇爾指標(biāo)的測試，見表5。

表4 AC-13瀝青混合料設(shè)計(jì)級配范圍

圖1 AC-13合成級配曲線圖

表5 三種AC-13混合料馬歇爾體積指標(biāo)

從表5看出，在同等瀝青用量的情況下，三種瀝青混合料VV、VFA、VMA均滿足規(guī)范要求，LQ混合料的穩(wěn)定度明顯高于其余兩種，且流值更小，說明LQ抗車轍劑能夠提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

另外隨著LQ摻量的提高，，混合料的馬歇爾穩(wěn)定度有明顯提升，相應(yīng)的流值降低，當(dāng)摻量達(dá)到0.6%時(shí)兩者的幅度趨于平緩，見圖2。

圖2 不同摻量下LQ瀝青混合料馬歇爾指標(biāo)的變化

（2）動(dòng)穩(wěn)定度

車轍試驗(yàn)試件室內(nèi)成型采用輪碾，試件長300 mm，寬 300 mm，厚 50 mm，試驗(yàn)溫度為 45℃或 60℃，試驗(yàn)輪對試驗(yàn)板的壓強(qiáng)為 0.7 MPa±0.05 MPa，試驗(yàn)過程記錄繪制時(shí)間-變形曲線，通過試驗(yàn)可得到規(guī)定時(shí)間范圍內(nèi)的動(dòng)穩(wěn)定度DS。本研究采用60℃的試驗(yàn)溫度，0.7 MPa的輪壓對瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 三種混合料動(dòng)穩(wěn)定度數(shù)據(jù)比較

由表6得出，AC-13+0.4%LQ混合料的動(dòng)穩(wěn)定度要大于改性瀝青混合料，且遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通瀝青混合料，隨著LQ摻量的增加動(dòng)穩(wěn)定度呈上升趨勢，見圖3。

圖3 不同摻量下LQ瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度變化

（3）低溫彎拉性能

通過低溫彎曲試驗(yàn)來評價(jià)LQ抗車轍劑對混合料低溫性能的影響。

按照混合料試驗(yàn)規(guī)程T0715-1993規(guī)定，采用MTS材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度-10±0.5℃，加載速率 50 mm/min。試驗(yàn)結(jié)果分析見表7。

表7 三種混合料的低溫彎曲性能對比

由表7得出，改性瀝青混合料的低溫彎曲性能要高于普通瀝青混合料，加入LQ抗車轍劑后，混合料的低溫性能有所提升，這有別于其他抗車轍劑。

4 機(jī)理分析

LQ抗車轍劑是一種直投式產(chǎn)品，對瀝青改性過程為二階熱混方式的三元共混體系，即改性歷經(jīng)兩個(gè)階段完成。一階熱混是LQ直投式抗車轍劑成品的形成過程。先將各組分共混，通過鏈段交換和分子間力等作用，形成一種連續(xù)相的、穩(wěn)定的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。LQ在與瀝青共混改性之前就已經(jīng)形成了均勻致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，無需再進(jìn)行長時(shí)間的高速剪切，為改性過程能夠容易完成創(chuàng)造了條件。二階熱混是LQ抗車轍劑對瀝青的改性，由于LQ中所含聚合物均保持了一定的溶脹狀態(tài)，使其進(jìn)一步溶脹變得更加容易，所含相關(guān)輔料在改性過程較高的溫度狀態(tài)下，具有加速熔融及提高熔體流動(dòng)性能的作用，使LQ在改性過程中能夠快速熔融、溶脹、稀釋、均勻分散，具備了在拌和過程中足夠短的時(shí)間內(nèi)完成瀝青改性的熱力學(xué)條件。

LQ抗車轍劑特殊的改性機(jī)理促使其在混合料中與集料、瀝青形成穩(wěn)固的橋接作用，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）應(yīng)用特點(diǎn)

抗車轍劑LQ拌和時(shí)首先與集料干拌，熔融于集料表面，加入基質(zhì)瀝青，在拌合過程中，完成對瀝青的改性。

（2）改性作用

抗車轍劑LQ易溶融、易分散，可操作性強(qiáng)，大幅度提高瀝青軟化點(diǎn)、60度粘度，改善瀝青對溫度的敏感性。

（3）變形恢復(fù)作用

抗車轍劑LQ含有足夠的彈性成分，在較高溫度時(shí)具有優(yōu)異的抗車轍性能和彈性恢復(fù)性能，即降低了瀝青路面使用過程中的永久變形。

（4）低溫性能

抗車轍劑LQ在低溫條件下具有較好的柔韌性、低溫抗裂性。

5 結(jié)論

（1）摻加LQ抗車轍劑，在瀝青用量不變的情況下，混合料的馬歇爾指標(biāo)得到提升，并且隨著摻量的提高而提高。當(dāng)摻量達(dá)到6%以上時(shí)，變化趨于平緩。

（2）摻加LQ抗車轍劑對混合料的動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)提高很大，當(dāng)摻量達(dá)到0.3%時(shí)，其動(dòng)穩(wěn)定度便超過改性瀝青混合料，并且隨著摻量的提高二提高。

（3）摻加LQ抗車轍劑對混合料的低溫彎曲性能起到正面效果，與平常抗車轍劑不同，LQ瀝青混合料的低溫彎曲應(yīng)變要高于相應(yīng)改性瀝青，且超過規(guī)范要求。

（4）LQ抗車轍劑可以應(yīng)用在普通交通和重載交通路面，避免路面早期車轍破壞，延長服務(wù)壽面。

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