双掺外加剂对沥青混合料路用性能的影响

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇双掺外加剂对沥青混合料路用性能的影响范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘 要】本文采用对沥青混合料掺加不同剂量抗车辙剂和纤维的方法，通过车辙试验和冻融劈裂试验研究，分析同时使用两种不同外加剂对沥青混合料的高温抗车辙能力以及低温抗裂能力的影响。通过采用不同的混合料材料组成条件进行行试验，分析两种外加剂对混合料各种性能，特别是高温稳定性和低温抗裂性的改善效果和改善规律，同时也确定了又掺外加剂沥青混合料的最佳油石比。结果表明，单掺垦特莱抗车辙剂或木质素纤维对沥青混合料水温性能都有一定的改善，双掺外加剂对沥青混合料水稳性的改善效果优于单掺垦特莱抗车辙剂或木质素纤维的改善效果。

【关键词】沥青混合料；高温稳定性；低温抗裂性；外加剂

0 概述

随着我国高速公路的发展，车流量大、轴载大和渠化交通的特点越来越突出，高温车辙和低温开裂这两大沥青混凝土路面早期破坏也倍受关注。然而，国内外大量的研究仅仅针对两种病害中的一种，对于同时有效地防治这两种病害并没有太多的成功经验[1]。沥青混合料中单掺抗车辙剂[2，3]和木质素纤维[4]可以分别改善混合料的高温和低温性能，但综合这两种外加剂优缺点，在沥青混合料中同时掺入这两种外加剂，研究其混合料路用性能仍然是一个空白。

本文通过在普通沥青混合料中掺入抗车辙剂、木质素纤维两种不同功能的外加剂，同时改善沥青混合料高低温稳定性、水稳定性等路用性能，进而防治车辙、裂缝两大病害，在提高沥青混合料抗高温温度上限值的同时降低其抗低温温度下限值，提出一种温度范围适应更为广阔的宽温域沥青混合料。

1 双掺外加剂沥青混合料

根据以往研究结果[5]，单掺抗车辙剂对沥青混合料的高温稳定性有明显改善，动稳定度有明显提高，但对低温性能改善不是那么明显；相反，单掺木质素纤维对混合料的低温性能有明显改善，但对高温稳定性改善不怎么明显。

2 双掺外加剂沥青混合料配合比设计

以往的试验结果表明，在普通AC-13、AC-16型沥青混合料中掺入垦特莱抗车辙剂占沥青混合料总量3.9‰～6.3‰时，路用性能可以得到较好地改善；而在普通AC-13、AC-16型沥青混合料中掺入木质素纤维掺量为沥青混合料总量3.6‰时，混合料的路用性能（主要是低温性能）有明显改善，可以认为这一纤维掺量是木质素纤维的最佳用量。

3 双掺外加剂沥青混合料作用机理

混合料中同时掺入这两种外加剂后，混合料的高低温性能都得到改善，并且可以兼顾混合料的其他路用性能。其作用机理在于：

（1）垦特莱抗车辙剂融入基质沥青中，使得沥青粘度增强，抗车辙因子增大，故沥青与集料之间的粘结力增大，混合料抗剪强度增加，混合料的高温性能得到改善。

（2）木质素纤维与沥青的界面作用：木质素纤维有很大的比表面积，每克纤维的表面积可接近一平方米。这么巨大的表面积可使木质素纤维吸附大量的沥青，形成有一定厚度的界面层。沥青中酸性树脂组分是一种表面活性物质，它在纤维表面产生的吸附作用、物理浸润作用以及化学键作用，使沥青呈单分子状排列在纤维表面，形成结合力牢固的“结构沥青”界面层，如图1所示：

图2 短纤维与裂纹面垂直的模型

当混合料受荷载作用时，裂纹尖端发生应力集中，裂纹扩展，当裂纹尺寸达到临界值时，出现失稳扩展，则产生较大的裂缝直至断裂破坏。由于三维随机各向短纤维阻滞了裂纹的扩展，延缓了材料失稳扩展、断裂出现的时间，因而复合成的混合料的抗疲劳性能得到明显改善。从另一方面讲，纤维的拔出需要额外的能量，建立新表面时应力的重新分布等也需要消耗能量，这就对复合体产生了增韧效应，从而增强了混合料（复合体）的抗疲劳能力。

4 不同方案类型下的沥青混合料路用性能对比研究

沥青混合料方案类型为AC-13，

AC-13+0.4%K，AC-13+0.36%M、AC-13+0.4%K+0.36%M；集料类型为石灰岩，沥青采用壳牌70#基质沥青，分别在各自最佳油石比下进行路用性能试验并进行对比研究，对比试验结果列于表1：

从表1中可以看出，随着两种外加剂的加入，不仅使普通AC-13型沥青混合料高低温性和水稳性都得到明显改善，而且相对于单掺混合料也有一定的变化；其中高温性能上，双掺外加剂沥青混合料相对于基质AC-13型混合料动稳定度提高8.4倍，相对AC-13+4‰K型混合料提高11.2%，而AC-13+3.6‰M型混合料相对基质AC-13型混合料动稳定度仅有略微提高。

低温性能方面，双掺外加剂沥青混合料低温破坏应变相对普通AC-13型混合料提高2.1倍，相对AC-13+3.6‰M型混合料提高3%，可见对沥青混合料低温性能改善发挥作用的是木质素纤维。

抗水损坏性能对比研究发现，双掺外加剂沥青混合料残留稳定度相对普通AC-13型混合料提高8.3%，相对于AC-13+4‰K型混合料提高5.1%，相对于AC-13+3.6‰M型混合料提高6.4%。冻融劈裂残留强度比AC-13+4‰M+3.6‰K型混合料相对基

质AC-13型混合料提高了9.4%，相对AC-13+4‰K型混合料则降低了7.7%，相对AC-13+3.6‰M型混合料提高了8.3%。表明双掺外加剂对沥青混合料水稳性的改善效果优于单掺垦特莱抗车辙剂或木质素纤维的改善效果，单掺外加剂垦特莱抗车辙剂或木质素纤维对沥青混合料水稳性能都有一定的改善，但两种外加剂的同时掺入改善效果会更佳。

5 结论

1）双掺外加剂对高温性能较单一抗车辙剂相比效果不明显；

2）双掺外加剂沥青混合料低温破坏应变相对其他类型混合料有了大幅度的提高；

3）双掺外加剂对沥青混合料水稳性的改善效果优于单掺垦特莱抗车辙剂或木质素纤维的改善效果。

参考文献

[1]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能