謝志方

（湖南省交建工程集團(tuán)有限公司，湖南株洲 412007）

抗車轍劑瀝青混合料路用性能試驗(yàn)研究

謝志方

（湖南省交建工程集團(tuán)有限公司，湖南株洲 412007）

對(duì)摻加PR2000抗車轍劑的瀝青混合料進(jìn)行路用性能試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，相比于基質(zhì)瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料，摻加PR2000抗車轍劑的瀝青混合料的抗車轍能力、抗水損壞能力、動(dòng)穩(wěn)定度都有很大提高；針對(duì)PR2000抗車轍劑瀝青混合料抵抗高溫的能力，在不同頻率（20、10、5 Hz）及溫度（20、40、55℃）下進(jìn)行動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)，結(jié)果顯示其具有良好的高溫性能，尤其在高溫低頻情況下其抗高溫性能顯著。

公路；PR2000抗車轍劑；瀝青混合料；路用性能

為研究摻加PR2000抗車轍劑的瀝青混合料的路用性能，制備50?；|(zhì)瀝青AC-20C、SBS改性瀝青AC-20C、摻加4‰PR2000車轍劑的AC-20C混合料進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)其路用性能進(jìn)行對(duì)比分析。

1 抗高溫性能對(duì)比分析

瀝青混合料是一種粘-彈-塑性材料，受外界溫度及荷載作用時(shí)間的影響，其物理學(xué)性能將發(fā)生改變。高溫穩(wěn)定性能的“高溫”通常是指在交通荷載反復(fù)作用下產(chǎn)生永久變形的溫度范圍，其中永久變形包括車轍、推移、擁包等。實(shí)踐證明，在常規(guī)車輛荷載條件下，永久變形通常發(fā)生在氣溫高于25～30℃時(shí)，此時(shí)瀝青路表溫度高于40～50℃，已達(dá)到或超過(guò)瀝青軟化點(diǎn)。隨著溫度的增加和負(fù)載的加大，變形幅度將增大。目前，車轍試驗(yàn)是測(cè)評(píng)瀝青混合料高溫性能的重要方法。

車轍試驗(yàn)是由一定負(fù)荷的輪子在限定的溫度和一定時(shí)間內(nèi)在瀝青混合料試件的同一軌道上反復(fù)碾壓形成深深淺淺的轍槽，通過(guò)轍槽深度RD及每1mm轍槽深度需碾壓的次數(shù)即動(dòng)穩(wěn)定度DS來(lái)評(píng)估在限定溫度下瀝青混合料抗塑性流動(dòng)變形的能力。動(dòng)穩(wěn)定度DS計(jì)算公式為：

式中：N為試驗(yàn)輪往返速度，設(shè)為42次／min；d1、d2分別為時(shí)間t1（45min）、t2（60min）的變形量（mm）；C1為試驗(yàn)機(jī)類型修正系數(shù)；C2為試件系數(shù)。

為評(píng)估PR2000抗車轍劑瀝青混合料抵抗車轍的能力，制作3種混合料試件，按照試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行高溫車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1和圖1。

從表1、圖1可看出：3種瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度均符合規(guī)范要求；相對(duì)于未摻加抗車轍劑的50＃基質(zhì)瀝青混合料，摻加PR2000車轍劑后其抗車轍性能明顯提高，60℃動(dòng)穩(wěn)定度提高4.5倍；與SBS改性瀝青混合料相比，摻加PR2000車轍劑混合料的60℃動(dòng)穩(wěn)定度提高25%左右。由此可見(jiàn)，摻加PR2000車轍劑瀝青混合料的高溫抗車轍性能優(yōu)于其他類型瀝青混合料。

表1 瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果

圖1 不同類型瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

2 抗水損壞性能對(duì)比分析

由于車輪動(dòng)荷載的反復(fù)作用，路面空隙中的水產(chǎn)生動(dòng)水壓力和真空負(fù)壓抽吸，水滲透至瀝青和集料的表面，導(dǎo)致瀝青的粘附性和粘結(jié)強(qiáng)度大大降低，很快便出現(xiàn)瀝青面層剝落、掉?；蛩缮F(xiàn)象，即水損害。必須對(duì)瀝青混合料的抗水損害性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，探尋一種水穩(wěn)定性較好的混合料。通常采用浸水馬歇爾試驗(yàn)及凍融劈裂試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。

浸水馬歇爾試驗(yàn)常用來(lái)檢驗(yàn)瀝青混合料在受水損害時(shí)抵抗脫落的能力。將3種瀝青混合料試件放置于（60±1）℃恒溫水槽中，分別保溫35 min和48 h，讀取其穩(wěn)定度MS，按式（2）計(jì)算試件的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度MS0。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2和圖2。

式中：MS、MS1分別為試件浸水35 min、48 h后的穩(wěn)定度（k N）。

混合料類型試件編號(hào)殘留穩(wěn)定度／%穩(wěn)定度／k N 35 min48 h 試驗(yàn)值平均值50＃AC-20C 19.237.4380.5 29.328.1687.6 39.747.7579.6 82.5 SBS AC-20C 110.369.0787.5 211.419.7885.7 39.818.5387.0 86.7 4‰PR2000+ 50＃AC-20C 113.5111.7887.2 214.1112.4888.4 313.8912.5390.2 88.6

圖2 不同類型瀝青混合料浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果

凍融劈裂試驗(yàn)是在凍融循環(huán)前后，通過(guò)測(cè)定瀝青混合料在受水損害前后的劈裂破壞強(qiáng)度比來(lái)評(píng)價(jià)表2 瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果其水穩(wěn)定性能。以凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比TSR作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，其計(jì)算公式見(jiàn)式（3）。TSR越大，則瀝青混合料抗凍融的能力與水穩(wěn)定性能越優(yōu)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3和圖3。

式中：RT1、RT2分別為未進(jìn)行凍融循環(huán)和經(jīng)受凍融循環(huán)試件的劈裂抗拉強(qiáng)度（MPa）。

表3 瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

圖3 不同類型瀝青混合料凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比

從表2與表3可以看出：3種瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度及殘留強(qiáng)度比均符合規(guī)范要求。摻加PR2000抗車轍劑的混合料的殘留穩(wěn)定度及殘留強(qiáng)度比均比未摻加車轍劑的基質(zhì)瀝青混合料、SBS改

性瀝青混合料的高，抵抗水損壞的能力更好。

3 低溫抗裂性能對(duì)比分析

瀝青混合料低溫抗裂性能的好壞直接影響瀝青混合料的使用性能。中國(guó)地域廣闊，南北溫差較大，尤其是高寒地區(qū)容易遭受瀝青路面裂縫的危害。因此，加強(qiáng)對(duì)瀝青混合料低溫縮裂研究對(duì)消除或減少路面低溫裂縫、提高路面使用性能十分必要。

采用彎曲破壞試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫抗裂性能。試驗(yàn)溫度為-10℃，采用（30×30×250）mm菱柱體小梁、中點(diǎn)加載方式，跨徑為200 mm，加載速率50 mm／min。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4和圖4。

表4 瀝青混合料彎曲破壞試驗(yàn)結(jié)果

圖4 不同類型瀝青混合料彎曲破壞試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知：3種混合料的低溫性能均滿足規(guī)范要求；摻加PR2000抗車轍劑的瀝青混合料的彎拉強(qiáng)度、彎拉應(yīng)變相對(duì)未摻加車轍劑的基質(zhì)瀝青混合料都有一定程度提高，說(shuō)明PR2000抗車轍劑能提高瀝青混合料的抗低溫性能，但影響程度較小。

4 動(dòng)態(tài)模量對(duì)比分析

動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)?zāi)苡行гu(píng)價(jià)熱拌瀝青混合料力學(xué)特性及荷載抵抗能力。在不同溫度（20、40、55℃）、不同頻率（5、10、20 Hz）下對(duì)3種瀝青混合料進(jìn)行動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。

由圖5可知：與SBS改性瀝青混合料相比，在荷載頻率由5 Hz提高到20 Hz的情況下，試驗(yàn)溫度為20℃時(shí)摻加PR2000抗車轍劑的混合料的動(dòng)態(tài)模量分別提高15.8%、17.6%、15.8%，試驗(yàn)溫度為40℃時(shí)分別提高17.6%、20.5%、26.1%，試驗(yàn)溫度為55℃時(shí)分別提高39.3%、48.5%、28.5%?？梢?jiàn)，摻加PR2000抗車轍劑后瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量得

到較大提高，在高溫低頻情況下甚至提高48.5%，其抗高溫性能優(yōu)于SBS改性瀝青混合料。

表5 瀝青混合料不同溫度和荷載下動(dòng)態(tài)模量對(duì)比

圖5 不同類型瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量對(duì)比

5 結(jié)論

（1）在采用相同原材料和配合比的情況下，添加PR2000抗車轍劑的瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度與基質(zhì)瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料相比分別提高353%、24%，其高溫車轍穩(wěn)定性能比其他類型混合料更優(yōu)。

（2）摻加PR2000抗車轍劑的瀝青混合料的水穩(wěn)定性優(yōu)于基質(zhì)瀝青混合料及SBS改性瀝青混合料。凍融劈裂試驗(yàn)更生動(dòng)地展現(xiàn)了水對(duì)瀝青混合料的消極作用，在測(cè)評(píng)瀝青混合料水穩(wěn)性指標(biāo)時(shí)凍融劈裂試驗(yàn)更可靠。

（3）摻加PR2000抗車轍劑的瀝青混合料的破壞應(yīng)變相對(duì)于基質(zhì)瀝青混合料得到一定提高，但相對(duì)于SBS改性瀝青混合料則較小，說(shuō)明其低溫抗裂性能優(yōu)于基質(zhì)瀝青混合料，而略差于SBS改性瀝青混合料。

（4）在高溫低荷載頻率情況下，摻加PR2000抗車轍劑的瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量相對(duì)于SBS改性瀝青混合料提高最大，說(shuō)明在路面高溫、行車速度較慢的情況下其抵抗變形的能力比傳統(tǒng)中面層材料更強(qiáng)。

［1］ 蔡華明.SBS改性瀝青混合料的路用性能研究［J］.交通世界：建養(yǎng).機(jī)械，2011（5）.

［2］ 董敬敏.瀝青混凝土路面層發(fā)生車轍現(xiàn)象的原因分析與技術(shù)對(duì)策［J］.交通世界：運(yùn)輸.車輛，2013（5）.

［3］ 李一鳴.瀝青混合料車轍試驗(yàn)探索［J］.中國(guó)公路學(xué)報(bào)，1992，5（3）.

［4］ 解必德，傅香如，毛占淼.瀝青與集料粘附性的影響因素與評(píng)價(jià)方法［J］.青海交通科技，2006（6）.

［5］ 許濤，黃曉明.瀝青混合料水損害性評(píng)價(jià)方法研究［J］.公路，2003（增刊）.

［6］ 王家澄，程國(guó)棟，張宏鼎，等.飽水砂土反復(fù)凍融時(shí)成冰條件的試驗(yàn)研究［J］.冰川凍土，1992（2）.

［7］ 彭娜.路孚8000抗車轍劑路用性能評(píng)價(jià)［J］.公路與汽運(yùn)，2013（3）.

［8］ 王楓成.摻加抗車轍劑瀝青混合料的路用性能研究［D］.蘭州：蘭州理工大學(xué)，2011.

［9］ 梁楚.抗車轍劑在AC-20C瀝青混合料的技術(shù)性能研究［D］.廣州：華南理工大學(xué)，2012.

［10］ 韋奔.唐山市農(nóng)村公路路面典型結(jié)構(gòu)研究［D］.西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2008.

［11］ 曾志威.摻抗車轍劑瀝青混合料路用性能研究［D］.長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2009.

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