Duroflex抗車轍劑對瀝青混合料材料性能的影響

代印松，張紅兵，齊浩松

(天津市市政工程研究院，天津 300074)

Duroflex抗車轍劑對瀝青混合料材料性能的影響

代印松，張紅兵，齊浩松

(天津市市政工程研究院，天津 300074)

研究Duroflex抗車轍劑對瀝青混合料材料性能的影響．對不同抗車轍劑摻量下AC-20C瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性進(jìn)行試驗，并與SBS改性瀝青混合料材料性能進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明：摻加Duroflex抗車轍劑對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性均有明顯改善作用．

道路工程；瀝青混合料；Duroflex抗車轍劑

隨著現(xiàn)代交通的發(fā)展，交通量和軸重不斷增大，渠化交通日益嚴(yán)重，使得瀝青路面的車轍越來越嚴(yán)重，高溫失穩(wěn)破壞已成為瀝青路面的主要破壞形式之一．摻加抗車轍劑是提高瀝青路面抗車轍性能的一種有效方法，但過分追求瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，勢必?fù)p失部分低溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性[1]．因此，在研究抗車轍劑的作用機(jī)理與性質(zhì)的基礎(chǔ)上，對摻加Duroflex 抗車轍劑的瀝青混合料材料性能進(jìn)行試驗研究，并與SBS改性瀝青混合料的性能進(jìn)行對比，分析Duroflex 抗車轍劑對瀝青混合料材料性能的影響．

1 Duroflex抗車轍劑的作用機(jī)理

Duroflex抗車轍劑的作用是通過添加劑中的聚合物結(jié)構(gòu)，以及添加劑由單個Duroflex微粒構(gòu)成的空腔狀微粒群的良好的表面性來實現(xiàn)[2]．它經(jīng)在骨料表面增黏、加筋、顆粒填充及瀝青改性等途徑來提高瀝青混合料的綜合性能[3]．熱骨料與Duroflex充分干拌，熔化的Duroflex在熱骨料表面形成改性添加劑膜，加入瀝青、礦粉攪拌，改性添加劑膜與瀝青膜形成過渡層，在攤鋪、碾壓直到瀝青凝固之前，瀝青混合料中都一直存在一個持續(xù)穩(wěn)定的分散過程．路面成型后，高分子聚合物在瀝青中以極為離散的狀態(tài)凝固，形成一種高強(qiáng)度的固化結(jié)構(gòu)，這種固化結(jié)構(gòu)同時也增強(qiáng)了瀝青的彈性，提高了瀝青的軟化點(diǎn)，降低了溫度的敏感性，增加了瀝青與骨料的黏附性，從而使成型瀝青路面的滲透性大大降低，抗水損害能力大大提高[4]．

Duroflex與熱骨料的混合，會在礦物陣列與瀝青黏合劑之間形成聚合體搭橋，配合纖維的作用，膠結(jié)料中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了瀝青、礦粉膠結(jié)料體系的相互作用力和整體性[5]．這種聚合物形成的微結(jié)晶區(qū)在集料骨架內(nèi)交聯(lián)而成加筋作用．

Duroflex中其他的成分則通過瀝青灰泥和礦粉成分之間特別的物理化學(xué)作用來發(fā)揮功效[6]．所有作用原理的總和使制得的瀝青混凝土在高溫條件下的強(qiáng)度會有數(shù)倍的提升，而同時在低溫環(huán)境中產(chǎn)生的抗裂能力也會增強(qiáng)．

2 試驗原材料

瀝青采用重交瀝青AH-70及滿足JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》[7]中SBS類I-D的改性瀝青．礦料為符合JTG E42—2005《公路工程集料試驗工程》[8]的石灰?guī)r．抗車轍劑用Duroflex抗車轍劑，其主要成分為高分子聚合物≥80%，纖維≤15%，反應(yīng)劑≥5%；外觀為灰褐色粒狀顆粒物，粒徑在4.75～0.75,mm之間，其形狀不規(guī)則；密度為1.042,g/cm3，融化溫度為130～180,℃；不溶解于煤油、汽油、柴油和三氯乙烯，但溶解于石油醚．

3 級配設(shè)計

通過礦料篩分結(jié)果，采用天津市市政工程研究院優(yōu)化級配范圍，對AC-20C瀝青混合料進(jìn)行級配設(shè)計，合成級配如表1所示．

表1 合成級配表

4 瀝青混合料性能試驗

為研究Duroflex抗車轍劑對瀝青混合料材料性能的影響，對不同抗車轍劑摻量下混合料的性能進(jìn)行試驗，并與SBS改性瀝青混合料材料性能進(jìn)行對比分析．采用通過GTM旋轉(zhuǎn)壓實設(shè)計瀝青混合料的最佳油石比為4.1%．

4.1 試驗方案

本次試驗采用70,A號基質(zhì)瀝青分別成型0.0%，0.3%，0.4%，0.5%抗車轍劑摻量混合料試件，同時采用SBS改性瀝青混合料試件進(jìn)行對比，驗證不同瀝青、不同摻量下混合料的高溫抗車轍性能、低溫抗裂及水穩(wěn)定性能．

4.2 高溫抗車轍性能試驗

試驗溫度為60,℃、輪壓0.7,MPa條件下動穩(wěn)定度的試驗結(jié)果見表2．

表2 動穩(wěn)定度試驗結(jié)果

由以上動穩(wěn)定度試驗結(jié)果可以看出：①0.3%，0.4%，0.5%抗車轍劑摻量下，基質(zhì)瀝青混合料及改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度均滿足文獻(xiàn)[7]中動穩(wěn)定度＞2,800次/mm的要求；②不摻加抗車轍劑的基質(zhì)瀝青混合料動穩(wěn)定度最小，只有1,891次/mm，摻加0.5%抗車轍劑的瀝青混合料動穩(wěn)定度最大，達(dá)到10,204次/mm；③Duroflex抗車轍劑的摻加能夠在很大程度上提高混合料的高溫抗車轍性能，并且隨著抗車轍劑摻量的增加，高溫抗車轍性能顯著提高．

4.3 低溫抗裂性能試驗

利用小梁試驗得出混合料低溫彎拉強(qiáng)度來驗證混合料的低溫抗裂性能．試驗溫度為－10,℃，控溫精度為±0.1,℃，加載速率50,mm/min．試驗設(shè)備為MTS-810(TESTSTAR-Ⅱ型)．試驗結(jié)果見表3．

表3 低溫抗裂試驗結(jié)果

由表3可以看出：

(1)不摻加抗車轍劑基質(zhì)瀝青混合料的低溫彎拉強(qiáng)度最小，為11.22,MPa，0.4%抗車轍劑摻量的基質(zhì)瀝青混合料低溫彎拉強(qiáng)度最大，為13.83,MPa；

(2)基質(zhì)瀝青混合料加上抗車轍劑后，低溫彎拉強(qiáng)度有一定程度的提高；0.0%與0.3%抗車轍劑摻量下基質(zhì)瀝青混合料相比，低溫彎拉強(qiáng)度約提高12%，可見抗車轍劑的添加在提高高溫穩(wěn)定性的同時，也能夠進(jìn)一步提高瀝青混合料的低溫抗裂性能；

(3)0.3%抗車轍劑摻量的基質(zhì)瀝青混合料的低溫彎拉強(qiáng)度與SBS改性瀝青混合料的相差不大，但0.4%與0.5%抗車轍劑摻量下基質(zhì)瀝青混合料的低溫彎拉強(qiáng)度與SBS改性瀝青混合料的相比，其低溫抗裂能力卻有很大提高；

(4)0.4%的摻量下的瀝青混合料低溫彎拉強(qiáng)度比0.5%的大，說明隨著車轍劑摻量的繼續(xù)增加，瀝青混合料的低溫抗裂性能降低；

(5)與基質(zhì)瀝青混合料相比，改性瀝青混合料具有較好的低溫抗裂性能．

4.4 水穩(wěn)定性能試驗

本次試驗采用殘留穩(wěn)定度及凍融劈裂試驗驗證混合料的水穩(wěn)定性，試驗結(jié)果見表4．

表4 水穩(wěn)定性試驗結(jié)果

由表4可以看出：①摻加抗車轍劑后穩(wěn)定度較基質(zhì)瀝青混合料與改性瀝青混合料的穩(wěn)定度有所提高，其中0.4%與0.5%摻量下基質(zhì)瀝青混合料的穩(wěn)定度最大，但各種混合料的試驗結(jié)果相差較小，均滿足施工技術(shù)規(guī)范要求；②綜合殘留穩(wěn)定度與凍融劈裂試驗，與SBS改性瀝青混合料相比，摻加Duroflex抗車轍劑對提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性具有顯著作用，但隨著摻量的繼續(xù)增加，水穩(wěn)定性有所降低．

5 結(jié) 論

(1)與SBS改性瀝青混合料相比，Duroflex抗車轍劑的摻加能夠在很大程度上提高混合料的高溫抗車轍性能，并且隨著抗車轍劑摻量的增加，其高溫抗車轍性能顯著提高．

(2)隨著抗車轍劑摻量的增加，瀝青混合料的低溫抗裂性與水穩(wěn)定性同樣有所改善；但隨著摻量的繼續(xù)增加，低溫抗裂性能與水穩(wěn)定性能有所降低．因此，在采用抗車轍劑對瀝青混合料進(jìn)行改性的同時，應(yīng)當(dāng)綜合考慮瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性能與水穩(wěn)定性問題．

［1］ 沈金安．瀝青及瀝青混合料路用性能[M]. 北京：人民交通出版社，2001：20-26.

［2］ 樊興華. Duroflex添加劑在瀝青混凝土的研究應(yīng)用[J].石家莊鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2012，11(3)：52-55.

［3］ 馬 強(qiáng). Duroflex改性劑對瀝青混合料性能影響研究[J]. 建材世界，2012，33(1)：24-27.

［4］ 孫義冰. 瀝青混凝土添加劑Duroflex應(yīng)用技術(shù)研究[R]. 西安：長安大學(xué)，2008：14-15.

［5］ 權(quán)登州. 摻Duroflex 抗車轍劑瀝青混合料性能研究[J]. 河北交通科技，2008，5(2)：35-37.

［6］ 陳文凱. Duroflex瀝青混凝土改性添加劑應(yīng)用研究[J].黑龍江交通科技，2011(3)：38-39.

［7］ JTG F40—2004，公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

［8］ JTG E42—2005，公路工程集料試驗工程[S].

Effect on Duroflex Anti-rutting Agent on Asphalt Mixture Performance

DAI Yin-song，ZHANG Hong-bing，QI Hao-song
(Tianjin Municipal Engineering Research Institute，Tianjin 300074，China)

This paper studies the effect of Duroflex anti-rutting agent on asphalt mixture performance．It tests the high temperature stability，low temperature stability and water stability of AC-20C asphalt mixture in different anti-rutting agent dosages，and does a comparative analysis with the performance of SBS modified asphalt mixture. The result shows that adding Duroflex anti-rutting agent on asphalt mixture significantly improves the high temperature stability，low temperature stability and water stability.

road engineering；asphalt mixture；Duroflex anti-rutting agent

U414

A

2095-719X(2014)01-0044-03

2013-07-10；

2013-10-25

代印松（1986—），男，河北青縣人，天津市市政工程研究院助理工程師．