齊春玲，王顯利，劉　茉，仲玉俠，常廣利

(北華大學(xué)汽車與建筑工程學(xué)院，吉林 吉林　132013)

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抗剝離劑對(duì)季凍區(qū)玄武巖改性瀝青混合料微觀強(qiáng)度的影響

齊春玲，王顯利，劉茉，仲玉俠，常廣利

(北華大學(xué)汽車與建筑工程學(xué)院，吉林 吉林132013)

模擬吉林地區(qū)溫度條件，試驗(yàn)研究?jī)煞N新型瀝青抗剝離劑在不同狀態(tài)、不同溫度條件下對(duì)玄武巖碎石改性瀝青混合料微觀強(qiáng)度的影響規(guī)律，同時(shí)準(zhǔn)確、客觀地評(píng)價(jià)兩種瀝青抗剝離劑的工程性能.結(jié)果表明：摻入瀝青抗剝離劑提高了玄武巖碎石瀝青礦料的微觀強(qiáng)度.研究結(jié)果可以為吉林省及與吉林省具有相同氣候條件或工程背景的玄武巖碎石瀝青路面設(shè)計(jì)、施工提供理論依據(jù).

抗剝離劑；改性瀝青；微觀強(qiáng)度

【引用格式】齊春玲，王顯利，劉茉，等．抗剝離劑對(duì)季凍區(qū)玄武巖改性瀝青混合料微觀強(qiáng)度的影響[J].北華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2016，17(5)：684-688.

近年來(lái)，交通及氣候條件對(duì)高速公路路面使用性能的要求越來(lái)越高，因此吉林省絕大部分瀝青路面均采用SBS改性瀝青來(lái)提高瀝青路面的路用性能.據(jù)調(diào)查，瀝青路面在長(zhǎng)期荷載和凍脹作用下還是出現(xiàn)了開裂和松散等病害，而瀝青抗剝離劑的使用可以提高瀝青混合料抗裂及抗松散能力[1].

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)抗剝離劑的研究多集中在用水煮法測(cè)量花崗巖、玄武巖碎石瀝青路面宏觀強(qiáng)度以及花崗巖碎石瀝青路面的微觀強(qiáng)度[2-5]方面.對(duì)吉林省內(nèi)已建工程的調(diào)查顯示，近年來(lái)吉林省的公路瀝青路面表面層采用的碎石基本上為玄武巖和安山巖[6].目前將瀝青抗剝離劑用于玄武巖碎石改性瀝青路面微觀強(qiáng)度的研究未見報(bào)道.本次研究通過(guò)試驗(yàn)分析兩種瀝青抗剝離劑對(duì)玄武巖碎石改性瀝青路面礦料接觸面微觀強(qiáng)度的影響，檢驗(yàn)兩種抗剝離劑的有效性.

1　試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

1.1試驗(yàn)材料

采用對(duì)基質(zhì)瀝青高低溫性能均有所改善的SBS改性瀝青[7-8]，技術(shù)參數(shù)見表1；采用吉林地區(qū)玄武巖碎石石料；根據(jù)季凍區(qū)高速公路的特點(diǎn)[9]，選用AC-20型瀝青碎石級(jí)配，級(jí)配特性見表2.經(jīng)過(guò)碎石混合料級(jí)配設(shè)計(jì)，使之滿足規(guī)范要求.

選用AR-Ⅰ型和AR-Ⅱ型兩種瀝青抗剝離劑[10-11]，其中AR-Ⅰ型抗剝離劑形態(tài)為片狀固體，主要成分為胺類；AR-Ⅱ型抗剝劑形態(tài)為暗色液體，主要成分為磷羥基有機(jī)物.兩種抗剝離劑的主要技術(shù)指標(biāo)見表3.

表1　 瀝青技術(shù)參數(shù)

表2　AC-20型瀝青碎石級(jí)配特性

表3　兩種抗剝離劑主要技術(shù)指標(biāo)

1.2試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)采用礦料接觸面微觀強(qiáng)度測(cè)試方法[2]，測(cè)試、計(jì)算在不同狀態(tài)(正常狀態(tài)、短期老化、長(zhǎng)期老化)、不同溫度條件下?lián)饺肟箘冸x劑的改性瀝青礦料間的黏附強(qiáng)度、瀝青結(jié)合料自身黏結(jié)強(qiáng)度及礦料接觸面總體強(qiáng)度.試驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法制備AR-Ⅰ型和AR-Ⅱ型抗剝改性瀝青結(jié)合料.抗剝離劑的摻量為瀝青用量的0.5%.采用薄膜老化試驗(yàn)對(duì)上述抗剝改性瀝青進(jìn)行短期老化處理.通過(guò)此試驗(yàn)可以分析摻入抗剝離劑的改性瀝青礦料經(jīng)過(guò)短期及長(zhǎng)期老化后接觸面微觀強(qiáng)度的變化；長(zhǎng)期老化過(guò)程是通過(guò)瀝青薄膜老化及三軸壓力老化處理來(lái)模擬的.

制備油膜厚度為0.25 mm左右的各狀態(tài)下瀝青結(jié)合料中厚層油膜礦料接觸面，試驗(yàn)時(shí)接觸面積3.6 cm2.依據(jù)吉林省的情況，選用的溫度為25，15，-5，-15，-25，-35 ℃，試件控溫時(shí)間為4 h.

2　試驗(yàn)結(jié)果及分析

試驗(yàn)選取3組試件，測(cè)得未摻入抗剝離劑和分別摻入兩種不同類型抗剝離劑的玄武巖碎石改性瀝青礦料在不同狀態(tài)、不同溫度條件下接觸面的微觀強(qiáng)度.測(cè)試結(jié)果見表4.

表4　不同狀態(tài)、不同溫度下改性瀝青礦料接觸面微觀強(qiáng)度

2.1兩種抗剝離劑對(duì)改性瀝青礦料破壞荷載的影響規(guī)律

不同狀態(tài)、不同溫度條件下?lián)饺雰煞N抗剝離劑對(duì)玄武巖碎石改性瀝青的破壞荷載影響規(guī)律見圖1～3.由圖1～3可見：不同狀態(tài)、不同溫度下，摻入兩種抗剝離劑對(duì)玄武巖碎石改性瀝青的破壞荷載均有提高.正常狀態(tài)下，兩者對(duì)礦料破壞荷載增長(zhǎng)率提高幅度相差不大，但溫度不同破壞荷載的增長(zhǎng)率相差較大；在-35 ℃條件下，破壞荷載增長(zhǎng)率提高了12%；經(jīng)過(guò)短期和長(zhǎng)期老化處理后，摻入AR-Ⅱ型抗剝離劑的礦料破壞荷載提高幅度明顯高于摻入AR-Ⅰ型抗剝離劑的礦料；經(jīng)過(guò)短期老化處理后，摻入AR-Ⅰ型抗剝離劑的礦料破壞荷載平均提高10%左右，摻入AR-Ⅱ型抗剝離劑的礦料破壞荷載平均提高17%左右；經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化處理后，摻入AR-Ⅰ型抗剝離劑的礦料破壞荷載平均提高4%左右，摻入AR-Ⅱ型抗剝離劑的礦料破壞荷載平均提高8%左右，尤其是在低溫狀態(tài)下?lián)饺階R-Ⅱ型抗剝離劑對(duì)礦料的破壞荷載提高效果更好.

2.2兩種抗剝離劑對(duì)改性瀝青礦料間總體拉伸強(qiáng)度的影響規(guī)律

混合料礦料接觸面總體強(qiáng)度是瀝青礦料間黏附強(qiáng)度及瀝青結(jié)合料自身黏結(jié)強(qiáng)度的綜合體現(xiàn)，是礦料接觸面微觀強(qiáng)度的重要指標(biāo).在拉伸荷載作用下，礦料接觸面發(fā)生接觸面破壞.礦料接觸面總體拉伸強(qiáng)度

式中：Rt為礦料接觸面總體拉伸強(qiáng)度，MPa；F為礦料接觸面拉伸破壞荷載，kN；St為礦料接觸面面積，cm2.

計(jì)算得到不同狀態(tài)、不同溫度下?lián)饺雰煞N抗剝離劑的瀝青礦料接觸面總體拉伸強(qiáng)度，見表4，對(duì)玄武巖碎石改性瀝青礦料接觸面總體拉伸強(qiáng)度的影響規(guī)律見圖4～6.由圖4～6可見：正常狀態(tài)和短期老化處理后，摻入抗剝離劑對(duì)礦料接觸面的總體拉伸強(qiáng)度提高效果顯著，并且AR-Ⅱ型好于AR-Ⅰ型抗剝離劑的效果；經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化處理后，抗剝離劑對(duì)總體拉伸強(qiáng)度的影響效果不明顯，并且AR-Ⅰ型要好于AR-Ⅱ型抗剝離劑的效果.

2.3兩種抗剝離劑對(duì)改性瀝青礦料間黏附強(qiáng)度的影響規(guī)律

不同狀態(tài)、不同溫度條件下?lián)饺雰煞N抗剝離劑對(duì)玄武巖碎石改性瀝青礦料接觸面黏附強(qiáng)度的影響規(guī)律見圖7～9.由圖7～9可見：正常狀態(tài)下，瀝青礦料間黏附強(qiáng)度顯著提高，黏附強(qiáng)度增強(qiáng)效果更好的是摻入AR-Ⅱ型抗剝離劑的瀝青礦料；經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化處理后，兩種抗剝離劑對(duì)瀝青礦料黏附增強(qiáng)效果都不理想，摻入AR-Ⅱ型抗剝劑的瀝青礦料的黏附強(qiáng)度出現(xiàn)明顯下降.

2.4兩種抗剝離劑對(duì)改性瀝青礦料自身黏結(jié)強(qiáng)度的影響規(guī)律

不同狀態(tài)、不同溫度條件下?lián)饺雰煞N抗剝離劑對(duì)玄武巖碎石改性瀝青礦料自身黏結(jié)強(qiáng)度的影響規(guī)律見圖10～12.由圖10～12可見：在不同狀態(tài)下，兩種抗剝離劑對(duì)瀝青結(jié)合料黏結(jié)強(qiáng)度均未產(chǎn)生顯著影響.從曲線走向可見，兩種抗剝離劑產(chǎn)生的影響均較復(fù)雜；經(jīng)過(guò)短期和長(zhǎng)期老化處理后，抗剝離劑對(duì)瀝青結(jié)合料黏結(jié)強(qiáng)度基本沒有提高；混合料礦料接觸面微觀強(qiáng)度的重要組成部分是結(jié)合料自身黏結(jié)強(qiáng)度，此強(qiáng)度的降低對(duì)提高礦料接觸面總體強(qiáng)度和混合料相關(guān)力學(xué)性能是不利的.

3　結(jié)　　論

采用瀝青穩(wěn)定碎石礦料接觸面微觀強(qiáng)度測(cè)試法分析了AR-Ⅰ型和AR-Ⅱ抗剝離劑的工程特性，明確了兩種抗剝離劑在不同狀態(tài)下對(duì)玄武巖碎石瀝青礦料接觸面間總體強(qiáng)度、黏附強(qiáng)度及瀝青結(jié)合料自身黏結(jié)強(qiáng)度的影響規(guī)律：

1)摻入瀝青抗剝離劑顯著提高了玄武巖碎石瀝青礦料的破壞荷載，AR-Ⅱ抗剝離劑的提高效果要優(yōu)于AR-Ⅰ抗剝離劑.

2)不同狀態(tài)下，摻入兩種抗剝離劑對(duì)礦料接觸面微觀強(qiáng)度都存在相對(duì)的提高，摻入AR-Ⅱ抗剝離劑的提高幅度要大于AR-Ⅰ抗剝離劑.

3)瀝青抗剝離劑能夠增加瀝青黏附性，但也有可能降低瀝青的黏結(jié)強(qiáng)度.因此，在判定瀝青結(jié)合料的單一黏附性或者黏結(jié)性時(shí)都有可能出現(xiàn)較大誤差.

4)若研究目標(biāo)是玄武巖碎石改性瀝青混合料的長(zhǎng)期性能，文中涉及的兩種抗剝離劑都不是瀝青的理想抗剝離材料.在開展提高瀝青礦料接觸面微觀強(qiáng)度的相關(guān)研究中，應(yīng)進(jìn)一步探求有效的技術(shù)措施以顯著提高接觸面的微觀強(qiáng)度.

[1] 黃澤國(guó).新型抗剝落劑的研發(fā)與應(yīng)用[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2014.

[2] 鄭傳峰.柔性基層瀝青穩(wěn)定碎石礦料接觸面細(xì)觀強(qiáng)度特性研究[D].長(zhǎng)春：吉林大學(xué)，2012.

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[6] 王萬(wàn)峰.吉林省玄武巖及安山巖碎石瀝青路面使用現(xiàn)狀調(diào)查分析[J].吉林交通科技，2012(1)：7-10.

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[10] 周夢(mèng)華.抗剝落劑對(duì)瀝青性能指標(biāo)影響研究[J].福建建設(shè)科技，2013(5)：35-37，21.

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【責(zé)任編輯：郭偉】

Influence of Anti-stripping Agent on Mesoscopic Strength of Basalt Modified Bitumen Mixture in Seasonal Frozen Region

Qi Chunling，Wang Xianli，Liu Mo，Zhong Yuxia，Chang Guangli

(Automotive and Architectural Engineering College of Beihua University，Jilin 132013，China)

Simulation of temperature conditions in Jilin Province，the influence of anti-stripping agent on the mesoscopic strength of basalt asphalt mixture in seasonal frozen region under different states and temperatures was researched by experiments.Meanwhile，the characteristics on engineering performance of two kinds anti-stripping agents were accurately and objectively evaluated.Results show that anti-stripping agent improves the mesoscopic strength of basalt asphalt mixture.The research results can provide theoretical basis for the design and construction of basalt asphalt pavement，which is suitable for Jilin Province and weather conditions or engineering background as same as Jilin Province.

anti-stripping agent；modified bitumen；mesoscopic strength

1009-4822(2016)05-0684-05

10.11713/j.issn.1009-4822.2016.05.028

2016-05-17

吉林省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(2013176).

齊春玲(1981-)，女，碩士，講師，主要從事土木工程路橋功能性材料研究，E-mail:45016617@qq.com；通信作者：王顯利(1972-)，男，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事新型土木工程材料研究，E-mail:645389453@qq.com．

TU531.6

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