秦雨航

(重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 401120)

抗車撤劑改性瀝青混合料的試驗(yàn)研究

秦雨航

(重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 401120)

為了解決普通瀝青混合料抗車轍性能差的問題，通過摻入一定量的抗車轍劑以改善其性能并進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)。室內(nèi)試驗(yàn)表明：在抗車轍劑摻入的情況下，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性有明顯增強(qiáng)，其低溫抗裂性與水穩(wěn)定性亦有較好的增強(qiáng)作用；當(dāng)摻入墾特萊抗車轍劑為0.2%～0.6%時(shí)，其相關(guān)路用性能均能達(dá)到較好的指標(biāo)。工程應(yīng)用中，建議取抗車轍劑的摻入量為0.2%～0.6%；凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)比浸水馬歇爾試驗(yàn)更能有效說明抗車轍劑對瀝青混合料水穩(wěn)定性的增強(qiáng)作用。

抗車轍劑；瀝青混合料；路用性能；室內(nèi)試驗(yàn)

1 室內(nèi)試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

(1)抗車轍劑：選用國產(chǎn)墾特萊抗車轍劑，其檢測結(jié)果如表1所示。

表1 墾特萊抗車轍劑性能指標(biāo)

(2)瀝青：采用重交AH-70瀝青，相關(guān)性能如表2所示。

表2 AH-70瀝青的性能指標(biāo)

(3)集料：試驗(yàn)所用粗集料為石灰?guī)r碎石，細(xì)集料為石灰?guī)r石屑，填料選用礦粉。集料的物理參數(shù)如表3、表4所示。

表3 集料的物理性質(zhì)指標(biāo)

表4 不同粒徑下的礦料表觀密度

1.2 配合比設(shè)計(jì)

(1)礦料級配

試驗(yàn)選用AC-20型懸浮密實(shí)型級配，由于其具有密實(shí)度好與熱穩(wěn)定性差的特點(diǎn)，可以作為良好的對照組。參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對級配范圍做出的要求，設(shè)計(jì)級配如表5、圖1所示。

表5 瀝青混合料級配組成(AC-20)

圖1 AC-20型瀝青混合料的級配曲線

(2)油石比的確定

采用馬歇爾的試驗(yàn)對油石比進(jìn)行確定，按試配好的級配制作馬歇爾試件并進(jìn)行試驗(yàn)，由表6所示試驗(yàn)結(jié)果可知，不加抗車轍劑時(shí)普通AC-20型瀝青混合料最佳油石比為4.5%。

表6 AC-20型瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

1.3 試驗(yàn)方案

對抗車轍劑改性瀝青混合料的相關(guān)性能如高低溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性進(jìn)行試驗(yàn)，取抗車轍劑的摻入量分別為0%、2%、4%、6%、8%，油石比取4.5%，根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，制作試件分別進(jìn)行車轍試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)、浸水馬歇爾及凍融劈裂試驗(yàn)。

2 室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 對高溫穩(wěn)定性的影響

車轍試驗(yàn)溫度為60 ℃，試件應(yīng)進(jìn)行恒溫養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為6 h。試驗(yàn)時(shí)，以輪壓0.7 MPa反復(fù)碾壓試件，沿試件成型方向行走23±1 cm的距離，速度為42±1次/min。車轍試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表6 車轍試驗(yàn)結(jié)果

圖2 車轍試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可知，相比于普通瀝青混合料，抗車轍劑改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度得到了大幅度的增長。當(dāng)摻入量分別為2%、4%、6%、8%時(shí)，動穩(wěn)定度分別為4 021次·mm-1、11 035次·mm-1、13 512次·mm-1、18 601次·mm-1，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范要求值，即改性瀝青混合料動穩(wěn)定度不小于3 000次·mm-1。另一方面，抗車轍劑摻入量從0%提高到0.2%時(shí)，動穩(wěn)定度僅增長了1 223次·mm-1，當(dāng)摻入量由0.2%提高到0.4%時(shí)，動穩(wěn)定度增長達(dá)到了7 014次·mm-1。增長幅度的較大相差是因?yàn)榭管囖H劑在瀝青混合料中的分布形態(tài)與密度發(fā)生了較大的變化。

2.2 對低溫穩(wěn)定性的影響

低溫穩(wěn)定性的測定采用小梁彎曲試驗(yàn)來確定，采用MTS設(shè)備，試驗(yàn)溫度為-10 ℃，以50 mm/min的速率對試件進(jìn)行加載，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

瀝青混合料作為感溫性材料，其高溫穩(wěn)定性增強(qiáng)的情況下對其低溫穩(wěn)定性往往將會造成一定影響。但由試驗(yàn)結(jié)果可知，抗車轍劑的加入在提高瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的情況下，其低溫抗裂性亦有增強(qiáng)，這是因?yàn)榭管囖H劑中含有的高聚物材料加強(qiáng)了其低溫抗裂性。當(dāng)抗車轍劑摻入0.2%時(shí)，其破壞應(yīng)為2 472 uε，當(dāng)摻入量為0.4%時(shí)，其破壞應(yīng)變達(dá)到了2 572 uε，基本滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求的改性瀝青混合料破壞應(yīng)變>2 500 uε的標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

2.3 對水穩(wěn)定性的影響

水穩(wěn)定性以浸水馬歇爾試驗(yàn)的殘留穩(wěn)定度與凍融劈裂試驗(yàn)的殘留強(qiáng)度比綜合進(jìn)行評定。凍融劈裂強(qiáng)度中，試件分為兩組進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，其中一組為室溫養(yǎng)護(hù)；另一組真空飽水養(yǎng)護(hù)15 min后轉(zhuǎn)入冰箱以-16 ℃溫度養(yǎng)護(hù)16 h，冰箱養(yǎng)護(hù)過后的試件立即轉(zhuǎn)入水浴養(yǎng)護(hù)25 h，水浴溫度設(shè)定為60 ℃。試驗(yàn)前，兩組試件均以25 ℃水溫養(yǎng)護(hù)2 h后方可進(jìn)行試驗(yàn)，可得表8、圖4所示試驗(yàn)結(jié)果。

表8 浸水馬歇爾試驗(yàn)與凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果 /%

由浸水馬歇爾試驗(yàn)可知，當(dāng)抗車轍劑的摻入量分別為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%時(shí)，抗車轍改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度分別為86.4%、92.3%、89.5%、85.3%、86.9%，呈先增大后減少的趨勢，摻入量為0.2%時(shí)，其殘留穩(wěn)定度最大為92.3%。摻入量為0.6%、0.8%時(shí)，試驗(yàn)所得殘留穩(wěn)定度與普通瀝青混合料基本一致，0.6%的摻量下殘留穩(wěn)定度略有降低，但均滿足規(guī)范要求改性瀝青混合料動穩(wěn)定度大于85%的標(biāo)準(zhǔn)。

圖4 殘留穩(wěn)定度與凍融劈裂強(qiáng)度比變化曲線

由凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)可知，在摻入一定量抗車轍劑情況下，瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比明顯得到增強(qiáng)，相比普通瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度比81.7%，當(dāng)抗車轍劑摻量分別為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%時(shí)，其凍融劈裂強(qiáng)度比分別增長了13.8%、14.9%、14.1%、6.0%，且凍融劈裂強(qiáng)度比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于規(guī)范上要求改性瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度比大于80%的標(biāo)準(zhǔn)。

對比兩個(gè)試驗(yàn)可知，凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)比浸水馬歇爾試驗(yàn)更能有效說明抗車轍劑對瀝青混合料水穩(wěn)定性的增強(qiáng)作用。這是因?yàn)閮鋈谂褟?qiáng)度試驗(yàn)中，凍融前后，水對瀝青混合料的不利影響得到了強(qiáng)化，使得結(jié)果更具說明性。

3 結(jié) 論

(1)在抗車轍劑摻入的情況下，瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性有明顯增強(qiáng)，其低溫抗裂性與水穩(wěn)定性亦有較好的增強(qiáng)作用。

(2)當(dāng)摻入墾特萊抗車轍劑為0.2%～0.6%時(shí)，其相關(guān)路用性能均能達(dá)到較好的指標(biāo)。工程應(yīng)用中，建議取抗車轍劑的摻入量為0.2%～0.6%。

(3)凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)比浸水馬歇爾試驗(yàn)更能有效說明抗車轍劑對瀝青混合料水穩(wěn)定性的增強(qiáng)作用。

(4)對于抗車轍劑改性瀝青混合料的長期路用性能，應(yīng)在工程應(yīng)用中進(jìn)行長期監(jiān)測。

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2017-03-22

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