抗车辙剂在沥青混合料中的应用研究
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【摘 要】本文介绍了路孚8000?抗车辙剂改善沥青混合料性能的机理及作用，通过室内试验比较分析了添加抗车辙对沥青混合料高温、低温、水稳定性结果的影响，提出了掺加抗车辙剂沥青混合料的施工工艺。
【关键词】抗车辙剂，应用研究，施工工艺
随着经济建设的高速发展，现代交通对于公路沥青路面的质量提出了越来越高的要求，其中沥青混合料抗车辙剂作为一种特殊添加剂，已开始用于沥青路面工程，抗车辙剂对沥青混合料提高抗车辙能力，提高沥青路面的路用性能方面发挥重要作用。
1 抗车辙剂改善沥青混合料性能的机理
路孚8000?抗车辙剂是一种由多种聚合物和其它组分组成的功能强大的，储存性能稳定的沥青混凝性剂。它具有卓越的融合能力，极大的改善沥青胶体的结构。通过沥青和矿料之间特别的物理、化学作用来发挥功效，从而改善沥青混凝土高温稳定性和低温抗裂性。其主要作用原理为：
⑴ 通过形成分散的聚合物晶体使沥青硬化；
⑵ 在矿物性的阵列和含有沥青的灰浆之间形成聚合体搭桥；
⑶ 沥青和添加剂作用成分之间的物理化学交换作用。
国外多年的研究证明，用沥青混合料抗车辙添加剂改性的沥青混合料具有很强的抗车辙能力，与未改性的沥青混凝土相比，可以将夏季的抗车辙能力与冬季的抗开裂能力提高三倍。它可适用于任何沥青搅拌设备，无需改变任何技术条件和设备条件，且造价低廉，拌制和施工方便。
2 抗车辙剂室内试验结果及分析
考虑到添加抗车辙剂在不同结构类型沥青混合料中所起到的作用可能会有一定的差异，故选择三种结构类型混合料，分别添加路孚8000?抗车辙剂进行室内试验分析研究。选用AC-20为悬浮密实型沥青混合料的代表； AM-20为骨架空隙型沥青混合料的代表；按SUPERPAVE级配的要求，选用工程粒径为19mm的级配Sup -20作为骨架密实型沥青混合料的代表，沥青采用辽河A级90号基质沥青及生产的SBS改性沥青。通过级配设计及马歇尔试验，确定了三种沥青混合料的最佳沥青用量。三种沥青混合料级配见表1，沥青混合料试验指标见表2。
表1 三种类型沥青混合料级配汇总表
级配 各筛孔通过质量百分率（%）
26.5 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
Sup-20 100 95 82 72 58.5 41 30.5 22 15.5 11 8 5
AM-20 100 95 72.5 62.5 52.5 27.5 13.5 9 6.5 5 4 2.5
AC-20 100 95 87 75 63 45 34 25 18.6 13.2 10 6.2
表2 三种类型沥青混合料试验指标汇总表
级配类型 油石比 视密度 VV VMA VFA MS（KN） FL（0.1mm）
Sup-20 4.4 2.445 4.2 15.1 72.1 11.8 36.2
AM-20 3.8 2.231 9.6 20.2 55.3 4.9 30.2
AC-20 4.5 2.453 3.8 13.1 75.1 10.2 29.4
2.1 高温车辙试验
采用基质沥青，对三种沥青混合料按不同掺量成型车辙试件，进行车辙试验，掺量为抗车辙剂占沥青混合料质量的百分比，其结果见表3。
表3 三种类型混合料的动稳定次数试验结果
混合料类型 路孚8000?掺量（%） 45min车辙深度（mm） 60min车辙深度
（mm） 动稳定次数
（次/mm）
Sup-20
0 4.32 4.78 1369
0.2 3.81 4.00 3316
0.4 2.12 2.20 7835
0.6 1.79 1.85 10500
AM-20 0 4.61 5.16 1145
0.2 3.98 4.24 2423
0.4 2.33 2.45 5250
0.6 1.93 2.02 7000
AC-20 0 5.82 6.43 1033
0.2 4.07 4.36 2172
0.4 3.64 3.78 4500
0.6 3.44 3.56 5250
试验结果表明：当掺加路孚8000?抗车辙剂掺量为0.2%时三种类型混合料DS值比未添加时都有很大提高，其增长比例分别为2.42倍、2.12倍和2.10倍（以未添加时的DS为基数）；当掺量增加到0.4%时DS有大幅提高，其增长比例分别为5.72倍、4.59倍和4.36倍，而当掺量增至0.6%时，DS值有了进一步提高；，其增长比例分别达到7.67倍、6.11倍和5.08倍。
2.2 低温弯曲试验
采用低温弯曲试验来评价掺加抗车辙剂沥青混合料的低温性能，对三种沥青混合料按不同掺量成型试件进行低温弯曲试验，其结果见表4。
表4 三种类型混合料的低温弯曲试验结果
混合料类型 路孚8000?掺量（%） 抗弯拉强度（MPa） 最大弯拉应变
（10-6） 弯曲劲度模量
（MPa）
Sup-20
0 8.64 2568 3364
0.2 11.56 2730 4234
0.4 11.74 2893 4058
0.6 11.98 2936 4080
AM-20 0 6.98 2540 2748
0.2 7.45 2685 2775
0.4 7.80 2713 2875
0.6 8.00 2728 2933
AC-20 0 8.87 2603 3408
0.2 9.82 2665 3685
0.4 9.63 2690 3580
0.6 9.90 2676 3700
试验结果表明：骨架空隙结构AM混合料和悬浮密实结构AC混合料在添加路孚8000?前、后的抗弯拉强度基本持平或略有提高；而对于骨架密实结构的Sup-20来说，添加路孚8000?前、后抗弯拉强度有突变，强度值增长接近3 MPa，但路孚8000?剂量的改变对抗弯拉强度影响不显著。AM混合料的抗弯拉强度值较小，其原因是其空隙率太大，沥青混合料内部的空隙与微裂缝较多，在荷载作用下就易产生应力集中现象引起最终破坏，从而使低温性能降低。AC、Sup-20空隙率较小，混合料内部密实无连通空隙、微裂缝较少，能承担较大强度的外力作用。
2.3 水稳定性试验
沥青混合料的水稳定性通过冻融劈裂试验来评价，对三种沥青混合料按不同掺量成型试件进行冻融劈裂试验，其结果见表5。
表5 三种类型混合料的冻融劈裂试验结果
混合料类型 路孚8000?掺量（%） 劈裂强度
（MPa） 冻融劈裂
强度（MPa） 冻融劈裂强度比（%）
Sup-20
0 0.952 0.734 77.0
0.2 0.959 0.796 83.1
0.4 0.994 0.868 87.3
0.6 1.041 0.935 89.7
AM-20 0 0.578 0.425 73.5
0.2 0.632 0.511 80.9
0.4 0.691 0.580 83.9
0.6 0.721 0.608 84.3
AC-20 0 0.881 0.640 72.6
0.2 0.920 0.753 81.8
0.4 0.960 0.826 86.1
0.6 0.998 0.887 88.8
试验结果表明：三种类型混合料的冻融劈裂强度比都满足规范大于70%的要求；掺加路孚8000?后与未掺加时相比三种类型混合料的TSR均有较大幅度的提高，AC从72.6%增至88.8%，AM从73.5%增至84.3%， Sup-20从77%增至89.7%。但TSR并未随掺量的增加有显著提高，如当掺量分别为0.2% ，0.4%和0.6%时，AC的TSR分别为81.8% ，86.1%和88.8%；AM的TSR分别为80.9%，83.9%和84.3%； Sup-20的TSR分别为83.1%， 87.3%和89.7%三种掺量的TSR基本保持同一水平；经过一个冻融循环前、后三种混合料的劈裂强度值均较未添加时有较为显著的提高，而当掺量增加时增长趋势不明显。由以上结果表明路孚8000?的添加对沥青混合料的水稳定性有一定的改善。
2.4 试验结果分析
⑴ 试验结果表明：掺加抗车辙剂对三种沥青混合料路用性能均有所改善，车辙动稳定度、低温弯拉强度、冻融劈裂指标均有所提高。
⑵ 根据试验结果分析，掺加抗车辙剂后对高温稳定性能改善最为明显，当掺量为混合料的0.4%时，动稳定度指标比未掺配混合料提高4倍以上，特别是骨架密实结构Sup-20达到5.7倍。
⑶ 根据试验结果分析，当抗车辙剂掺量为0.4%时，其车辙动稳定度、低温弯拉强度、冻融劈裂强度比均得到改善，同时性价比最优，因此确定抗车辙剂最佳掺量为0.4%。
3 施工工艺
掺加路孚8000?抗车辙剂沥青混合料的拌和、出厂温度170～175℃，添加路孚8000?的沥青混合料拌和工艺与普通沥青混合料的基本相同，它的添加不影响原级配，最佳沥青用量比不加路孚8000?的沥青用量提高0.2%左右。但需要将集料加热温度、混合料的拌和温度均相应提高10℃～20℃将路孚8000?从喂料口送入拌和楼，干拌时间增加10秒。碾压基本上遵循着“高温摊铺、紧跟慢压”原则，要求初压温度160～165℃，复压温度140～145℃，终压温度高于120℃，碾压按初压、复压、终压三个阶段进行控制。初压是最主要的压实阶段，要保证路面的压实度，在初压阶段，必须在高温时将沥青混合料压实，初压阶段，采用振动压路机一台紧跟摊铺机；复压是附加的压实，它的作用在于使得沥青胶结料产生移动，填充空隙并进一步排走空气，用胶轮压路机和振动压路机各一台进行试验路的复压；终压则是最小的附加压实，保证无轮迹、缺陷和保证路面有较好的平整度即可，用振动压路机一台进行终压。
4. 结语
⑴ 在沥青混合料中掺加路孚8000?抗车剂，沥青混合料路用性能得到良好的改善，适合铺筑在大交通量、重载较多的路段以及夏季气温较高地区的道路上。
⑵ 在沥青混合料中掺加路孚8000?抗车剂可以大幅提高混合料的高温稳定性，且随剂量的增加混合料动稳定度随之增大。对骨架密实结构改善效果最为显著；抗车辙剂最佳掺量为0.4%。
⑶ 施工过程中应延长干拌时间至少10秒，集料温度、混合料拌和温度及摊铺碾压温度均应提高10℃-20℃。
参考文献：
[1] 中华人民共和国行业标准. 公路沥青路面施工技术规范（JTG F40-2004） . 北京，
人民交通出版社.
[2] 沈金安.沥青及沥青混合料路用性能. 北京， 人民交通出版社.