摘要：文章以某農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)工程為例，針對(duì)4種不同改性劑（Budunsel、SBS、PRCR、PRS）瀝青混合料進(jìn)行了高溫抗車轍性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析。結(jié)果表明：（1）PRS改性劑對(duì)瀝青混合料的高溫抗車轍性和低溫抗裂性改善效果最為顯著;（2）Budunsel改性劑對(duì)瀝青混合料的水穩(wěn)定性改善效果明顯，而PRS和PRCR也能有效增強(qiáng)瀝青混合料的水穩(wěn)定性;（3）PRS瀝青混合料有高強(qiáng)、高黏以及高韌的優(yōu)點(diǎn)，且PRS改性瀝青混合料的綜合成本最低，故在農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)工程中具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：瀝青改性劑;公路養(yǎng)護(hù);Budunsel;SBS;PRCR;PRS

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：U418.4-A-05-014-3

0 引言

隨著我國(guó)交通建設(shè)行業(yè)的快速發(fā)展，全國(guó)農(nóng)村公路“村村通”的目標(biāo)已基本完成，使得農(nóng)村經(jīng)濟(jì)得到有利的發(fā)展[1-2]。截至2019年年底，我國(guó)現(xiàn)有公路里程數(shù)已達(dá)到500多萬 km，其中農(nóng)村公路總里程數(shù)占比高達(dá)80%以上。大部分農(nóng)村公路存在交通流量較大、服役時(shí)間過長(zhǎng)和管理養(yǎng)護(hù)不完善等現(xiàn)狀，常常發(fā)生交通堵塞、中斷等問題，不僅給農(nóng)村公路運(yùn)營(yíng)安全造成較大影響，還嚴(yán)重束縛了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)逐漸成為我國(guó)公路行業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注課題[3-4]。

近年來，國(guó)內(nèi)公路行業(yè)工作者在公路養(yǎng)護(hù)方面進(jìn)行了大量的研究，如劉智勇[5]以某省道養(yǎng)護(hù)工程為實(shí)例，針對(duì)不同瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行了對(duì)比研究;吳海燕[6]以西北地區(qū)某瀝青路面養(yǎng)護(hù)工程為背景，研究了同步碎石封層養(yǎng)護(hù)技術(shù)的施工工藝及要點(diǎn);孫會(huì)平[7]以撫順市某城市主干路養(yǎng)護(hù)工程為例，對(duì)比分析了PRCR和SBS改性瀝青混合料在城市道路養(yǎng)護(hù)效果。本文以某農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)工程為例，針對(duì)4種不同改性劑瀝青混合料展開了高溫抗車轍性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性分析，優(yōu)選出適合農(nóng)村公路的養(yǎng)護(hù)材料，以期為農(nóng)村公路的養(yǎng)護(hù)工作提供參考與借鑒。

1 工程背景

依托某農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)工程為背景，該公路總長(zhǎng)為9.16 km，路面寬度為6 m，原路面面層采用10 cm的普通瀝青混凝土，由于交通流量和重載貨車較多，且服役時(shí)間較長(zhǎng)，使得部分路段現(xiàn)狀路面產(chǎn)生了大量的網(wǎng)裂、車轍等病害，給道路營(yíng)運(yùn)安全帶來嚴(yán)重的影響。通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)該農(nóng)村公路僅面層損壞較為嚴(yán)重，而基層結(jié)構(gòu)仍然完好，因此管養(yǎng)單位決定將原路面上面層4 cm瀝青混凝土銑刨掉并重新罩面處理。本文結(jié)合該農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)工程的試驗(yàn)路段研究，分別用Budunsel、SBS、PRS和PRCR 4種瀝青改性劑材料鋪設(shè)試驗(yàn)路段，研究不同瀝青改性劑對(duì)路用性能的改善效果，試驗(yàn)路段樁號(hào)及改性材料如表1所示。

2 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 原材料

（1）瀝青：選用普通70#基質(zhì)瀝青，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

（2）集料：粗集料選用公稱粒徑為5～10 mm、10～15 mm的石灰?guī)r碎石;細(xì)集料選用公稱粒徑為0～3 mm的石灰?guī)r碎石，各項(xiàng)性能檢測(cè)結(jié)果如表3所示。

（3）添加劑：選用印度尼西亞布敦島生產(chǎn)的Budunsel瀝青混合料添加劑;四川巴陵生產(chǎn)的SBS瀝青改性劑;法國(guó)中央路橋?qū)嶒?yàn)室（LCPC）和法國(guó)PRINDUSTRIE有限公司共同研制的PRS抗車轍劑;法國(guó)某公司生產(chǎn)的PRCR全效高性能添加劑。

2.2 試驗(yàn)方案

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG F20-2011）和《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）中的相關(guān)規(guī)定，結(jié)合以往研究經(jīng)驗(yàn)[8]，確定了Budunsel添加劑的摻量為改性后瀝青用量的3%，SBS改性劑為4%，RPRS、PRC添加劑的摻量則均為0.3%。礦料采用AC-13型級(jí)配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如表4所示，分別將4種改性瀝青混合料鋪設(shè)于試驗(yàn)路段，通過采用車轍試驗(yàn)、小梁低溫彎曲試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)及凍融劈裂試驗(yàn)來評(píng)價(jià)瀝青混合料的路用性能。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 高溫穩(wěn)定性

瀝青混合料的高溫性能一般采用車轍試驗(yàn)中的動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)來表征。通過對(duì)不同改性劑瀝青混合料進(jìn)行車轍試驗(yàn)，得到試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，4種改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度均達(dá)到了規(guī)范技術(shù)要求（≥2 400次/mm），其動(dòng)穩(wěn)定度值大小依次為：PRS>Budunsel>PRCR>SBS;其中Budunsel、SBS和PRCR的動(dòng)穩(wěn)定度分別為3 521次/mm、3 255次/mm、3 307次/mm，表明上述三種改性劑動(dòng)穩(wěn)定度值相差較小，其對(duì)瀝青混合料抗車轍性能改善效果較好;而PRS的動(dòng)穩(wěn)定度為4 912次/mm，較另外三種改性劑分別提高了39.5%、50.9%、48.5%，說明PRS改性劑在高溫環(huán)境下可有效控制瀝青混合料的變形，即能夠顯著改善瀝青混合料的抗車轍性能，因此其高溫穩(wěn)定性出現(xiàn)明顯增強(qiáng)。

3.2 低溫抗裂性

通過將4種改性劑瀝青混合料進(jìn)行小梁低溫彎曲試驗(yàn)，得到破壞應(yīng)變結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，Budunsel、SBS、PRS和PRCR4種改性瀝青混合料的破壞應(yīng)變均達(dá)到了規(guī)范技術(shù)要求，破壞應(yīng)變值大小依次為：PRS>Budunsel>PRCR>SBS。各改性劑的破壞應(yīng)變值分別為3 610 με、2 896 με、4 636 με、3 367 με，其中僅SBS改性瀝青混合料的破壞應(yīng)變略高于規(guī)范值2 800 με，而其余改性劑均超過3 000 με，說明SBS改性劑對(duì)低溫抗裂性能的改善效果相對(duì)較差;PRS改性劑的破壞應(yīng)變值最大，分別為Budunsel、SBS、PRCR改性劑的1.28、1.6、1.38倍，說明PRS改性劑能夠有效改善瀝青混合料的低溫抗裂能力。

3.3 水穩(wěn)定性

以浸水馬歇爾試驗(yàn)中的殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂試驗(yàn)中的殘留強(qiáng)度比兩個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。通過分別對(duì)不同改性劑瀝青混合料進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，得到試驗(yàn)結(jié)果如圖3、圖4所示。

由圖3可知，不同改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度都達(dá)到規(guī)范技術(shù)要求（≥85 kN），說明其對(duì)水穩(wěn)定性能均有所改善。通過對(duì)4種改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)Budunsel對(duì)水穩(wěn)定性能改善效果最好，達(dá)到了規(guī)范技術(shù)要求的1.09倍;PRS對(duì)水穩(wěn)定性能改善效果次之，約為規(guī)范的1.06倍;SBS對(duì)水穩(wěn)定性能改善效果較差，僅為規(guī)范的1.01倍。

由圖4可知，Budunsel、SBS、PRS和PRCR4種改性瀝青混合料的殘留強(qiáng)度比同樣均達(dá)到了規(guī)范技術(shù)要求，其殘留強(qiáng)度比從大到小依次為PRCR>Budunsel>PRS>SBS，其中SBS的殘留強(qiáng)度比為85.6%，說明SBS對(duì)水穩(wěn)定性能改善效果較差，而Budunsel、PRS和PRCR的殘留強(qiáng)度比分別為91.2%、90.7%、93.5%，三者的殘留強(qiáng)度比均超過了90%，說明其對(duì)瀝青混合料的水穩(wěn)定性能改善效果較好。綜合浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)可知，4種改性劑中Budunsel對(duì)瀝青混合料水穩(wěn)定性改善效果最佳，PRS和PRCR對(duì)水穩(wěn)定性改善效果較好，而SBS則表現(xiàn)為略差。

3.4 經(jīng)濟(jì)性

根據(jù)上述高溫穩(wěn)定性、低溫抗車轍性及水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果可知，4種瀝青改性劑中PRS最具良好的路用性能優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)工程中還需考慮施工成本，通過進(jìn)一步對(duì)4種改性瀝青混合料的費(fèi)用組成進(jìn)行計(jì)算對(duì)比，得到其費(fèi)用組成數(shù)據(jù)如后頁表5所示。

由表5可知，在瀝青混合料中不同改性劑的用量從大到小依次為：SBS>Budunsel>PRS=PRCR，其中Budunsel改性劑單位成本最低，價(jià)格為5 800元/t;SBS改性劑次之，價(jià)格為15 600元/t;PRS和PRCR兩種改性劑的成本則最高，均為16 500元/t。通過對(duì)4種改性瀝青混合料進(jìn)行綜合計(jì)算，得到Budunsel瀝青混合料的綜合成本為2 974元/t，SBS瀝青混合料成本為3 424元/t，PRS和PRCR瀝青混合料成本均為2 850元/t，其中Budunsel瀝青混合料較PRS貴了124元/t，而SBS則較PRS貴了574元/t。通過綜合4種瀝青混合料的路用性能及經(jīng)濟(jì)性考慮，認(rèn)為PRS改性劑具有較大的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用于農(nóng)村公路工程的養(yǎng)護(hù)。

4 結(jié)語

本文以某農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)工程為研究背景，分別對(duì)4種不同改性瀝青混合料進(jìn)行了路用性能與經(jīng)濟(jì)性計(jì)算分析，得出以下結(jié)論：

（1）各改性瀝青混合料中PRS改性瀝青混合料的高溫抗車轍性最佳，SBS改性瀝青混合料的高溫抗車轍性則較弱。

（2）PRS較其余3種瀝青改性劑，更能有效增強(qiáng)瀝青混合料的低溫抗裂性。

（3）不同改性劑中Budunsel對(duì)瀝青混合料的水穩(wěn)定性改善效果最好，PRS和PRCR也可有效改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

（4）PRS和PRCR改性瀝青混合料綜合成本最低，通過綜合路用性能考慮，認(rèn)為PRS瀝青混合料有高強(qiáng)、高黏以及高韌的優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)工程中具有良好的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]李天勇.農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)管理現(xiàn)狀及改善策略[J].山東交通科技，2020（2）：139-140.

[2]韓曉亮.常溫溫拌瀝青混合料SAC-10在甘肅農(nóng)村公路養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J].城市道橋與防洪，2019（8）：253-255，30-31.

[3]劉 青.農(nóng)村既有公路使用性能評(píng)價(jià)及養(yǎng)護(hù)措施研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2017.

[4]蔡洲鵬.農(nóng)村公路橋梁病害分析及養(yǎng)護(hù)措施探討[J].福建交通科技，2019（4）：101-104.

[5]劉智勇.省道S211北太線瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)應(yīng)用與研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2017.

[6]吳海燕.同步碎石封層技術(shù)在西北地區(qū)瀝青路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用[J].價(jià)值工程，2018，37（24）：146-148.

[7]孫會(huì)平.PRCR瀝青改性劑在城市道路中的應(yīng)用[J].城市道橋與防洪，2012（12）：47-48，8.

[8]江建坤，許明雪.不同品種改性劑對(duì)基質(zhì)瀝青的改性效果研究[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2013（11）：33-35.

收稿日期：2021-03-18

作者簡(jiǎn)介：韋美質(zhì)（1978—），工程師，主要從事公路橋梁方面相關(guān)工作。