瀝青性質(zhì)對超薄層罩面路用性能的影響

李曉娟　周新鋒　徐希娟

摘要：為了確定瀝青性質(zhì)對超薄層罩面路用性能的影響，采用國創(chuàng)SBS改性瀝青、TPS高黏改性瀝青和自行研制的高黏改性瀝青（加德士90#和SK90#）研究瀝青性質(zhì)對UTFC10混合料的高溫性能、低溫性能及水穩(wěn)定性能的影響。結(jié)果表明：綜合比較各混合料的性能，由優(yōu)到劣依次為自研高黏改性瀝青（SK90#）、自研高黏改性瀝青（加德士90#）、TPS高黏改性瀝青、國創(chuàng)SBS改性瀝青。

關(guān)鍵詞：瀝青路面；磨耗層；瀝青性質(zhì)；路用性能

中圖分類號：U418.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： In order to determine the effect of asphalt properties on the pavement performance of ultrathin friction course， four kinds of asphalt， including the SBS modified asphalt manufactured by Guochuang， TPS modified asphalt with high viscosity and selfdeveloped modified asphalt with high viscosity（Caltex 90# and SK 90#）， were applied to study the effect on the high temperature performance， low temperature performance and water stability of UTFC10 mixture. The results show that after the comprehensive comparison on the performance， SK 90# is considered the best， and TPS beats Guochuang SBS modified asphalt despite being inferior to the Caltex 90#.

Key words： asphalt pavement； wearing course； asphalt property； pavement performance

0引言

瀝青路面憑借其優(yōu)良的使用性能在中國得到了廣泛的應(yīng)用，而瀝青路面對氣溫、雨水和日照等自然因素十分敏感，經(jīng)多年?duì)I運(yùn)后，有相當(dāng)一部分路面結(jié)構(gòu)雖然完好，但出現(xiàn)抗滑性下降、平整度差、噪聲大、輕微坑槽等表面功能問題，直接影響瀝青路面的使用性能和耐久性。加鋪超薄層罩面是有效修復(fù)瀝青路面表面缺陷的一種經(jīng)濟(jì)且行之有效的好方法[13]。

國內(nèi)外研究表明，開級配瀝青混合料由于其礦料間良好的嵌擠作用，以及高黏改性瀝青超強(qiáng)的黏結(jié)力，比普通改性瀝青混合料具有更強(qiáng)的抵抗高溫變形的能力[48]。但對于高性能超薄層罩面UTFC10，其較小的集料粒徑使其礦料間的骨架強(qiáng)度小于公稱粒徑較大的開級配瀝青混合料，因此，與普通瀝青混合料相比，UTFC10對結(jié)合料提出了更高的要求。本文基于瀝青性質(zhì)對UTFC10路用性能的影響開展研究，以期為建設(shè)單位合理選擇材料提供一定的參考。

1試驗(yàn)用原材料

基質(zhì)瀝青采用加德士90#和SK90#兩種，其技術(shù)指標(biāo)與高黏改性瀝青指標(biāo)見表1、2。

2瀝青性質(zhì)對超薄層罩面UTFC10路用性能的影響

2.1瀝青性質(zhì)對UTFC10高溫性能的影響

為了探究結(jié)合料對UTFC10混合料高溫性能的影響，采用國創(chuàng)SBS改性瀝青、TPS高黏改性瀝青（TPS改性劑摻量為15%）和2種自行研制的高黏改性瀝青（簡稱自研高黏改性瀝青）作結(jié)合料，依照規(guī)范要求成型車轍板試件，在試驗(yàn)溫度為60 ℃、輪壓為07 MPa的條件下進(jìn)行車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3、圖1。

從表3中可以看出，國創(chuàng)SBS改性瀝青混合料動穩(wěn)定度僅為2 680 次·mm-1，可見，對于UTFC10混合料，采用普通改性瀝青結(jié)合料不能滿足其對

高溫性能的要求。采用TPS和自研高黏改性瀝青的UTFC10混合料高溫性能均能滿足要求，其中采用SK90#與加德士90#高黏改性瀝青的UTFC10混合料動穩(wěn)定度分別是采用TPS的178倍和175倍，表明采用自研高黏改性瀝青的混合料性能優(yōu)異，其中SK90#高黏改性瀝青混合料的高溫性能優(yōu)于加德士90#。這主要是因?yàn)椋鹤匝懈唣じ男詾r青中聚合物改性劑形成的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)賦予了其較好的黏度，使混合料顆粒間的黏聚力增強(qiáng)，從而減小了在荷載作用下產(chǎn)生的剪切變形，殘留的永久塑性變形也減小，高溫時變形恢復(fù)能力得到增強(qiáng)；此外，自研高黏改性瀝青的彈性恢復(fù)性能好，從而增強(qiáng)了瀝青膠漿的內(nèi)聚力，減少了高溫時集料與瀝青界面的內(nèi)聚破壞。在多種因素的作用下，采用自研高黏改性瀝青的UTFC10混合料在宏觀上表現(xiàn)出更好的抗車轍性能。

2.2瀝青性質(zhì)對UTFC10低溫性能的影響

為了研究瀝青性質(zhì)對UTFC10混合料低溫性能的影響，依據(jù)規(guī)范進(jìn)行-10 ℃下的低溫彎曲蠕變試驗(yàn)，研究采用國創(chuàng)SBS改性瀝青、TPS高黏改性瀝青、自研高黏改性瀝青（SK90#）和自研高黏改性瀝青（加德士90#）4種瀝青結(jié)合料的UTFC10混合料的低溫抗裂性能，試驗(yàn)結(jié)果見表4、圖2。

從圖2可以看出，與采用國創(chuàng)SBS改性瀝青和自研高黏改性瀝青相比，采用TPS的UTFC10混合料彎曲勁度模量更大。彎曲勁度模量越小，低溫時混合料發(fā)生破壞所需的能量就越大。因此，單從自研高黏改性瀝青UTFC10混合料的最大彎拉應(yīng)變遠(yuǎn)大于國創(chuàng)SBS改性瀝青混合料和TPS高黏改性瀝青混合料。這一方面是因?yàn)閁TFC10集料粒徑小，比表面積較大，可以裹附更多的瀝青，從而提高了混合料中有效瀝青的含量，增大了瀝青膜的厚度，因此改善了混合料的低溫性能；另一方面，自研高黏改性瀝青在低溫時的柔韌性較好，勁度模量較低，混合料抵抗彎拉破壞的能力更強(qiáng)。4種UTFC10混合料的最大彎拉應(yīng)變值從大到小依次為：自研高黏改性瀝青（SK90#）、自研高黏改性瀝青（加德士90#）、TPS高黏改性瀝青和國創(chuàng)SBS改性瀝青。

2.3瀝青性質(zhì)對UTFC10水穩(wěn)定性能的影響

由于UTFC10是表面磨耗層，厚度較薄，雨水浸透后水分很容易進(jìn)入混合料內(nèi)部，發(fā)生集料剝落、推擠、坑槽等水損害，因此，UTFC10混合料對水穩(wěn)定性能的要求要高于普通瀝青混合料。路面的水穩(wěn)定性能與瀝青性質(zhì)密切相關(guān)，因此本研究采用凍融劈裂試驗(yàn)和浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)研究瀝青性質(zhì)對UTFC10混合料水穩(wěn)定性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果見表5和圖3、4。

從圖3、4可以看出，凍融后4種UTFC10混合料劈裂抗拉強(qiáng)度均比凍融前下降，采用TPS高黏改性瀝青和自研高黏改性瀝青的UTFC10混合料劈裂抗拉強(qiáng)度均大于國創(chuàng)SBS改性瀝青混合料的劈裂

抗拉強(qiáng)度。這說明，采用高黏改性瀝青能夠顯著增大UTFC10混合料的強(qiáng)度，提高其穩(wěn)定性。因?yàn)楦唣じ男詾r青的黏度、黏韌性和韌性較大，與集料的黏結(jié)能力強(qiáng)，抗剝離性能強(qiáng)。采用TPS高黏改性瀝青的UTFC10混合料劈裂抗拉強(qiáng)度大于采用自研高黏改性瀝青混合料，但凍融后采用TPS的UTFC10混合料劈裂抗拉強(qiáng)度的下降幅度大于采用自研高黏改性瀝青混合料，造成自研高黏改性瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度反而大于采用TPS的混合料?？梢?，采用自研高黏改性瀝青的UTFC10混合料的水穩(wěn)定性能優(yōu)于采用TPS高黏改性瀝青的混合料。

4種UTFC10混合料浸水殘留穩(wěn)定度從大到小依次為：自研高黏改性瀝青（SK90#）、自研高黏改性瀝青（加德士90#）、TPS高黏改性瀝青國創(chuàng)SBS改性瀝青。

3結(jié)語

（1）對于超薄磨耗層混合料而言，采用普通改性瀝青結(jié)合料不能滿足其對高溫性能的要求。

（2）分析瀝青性質(zhì)對超薄磨耗層混合料路用性能的影響發(fā)現(xiàn)，瀝青的黏度對超薄磨耗層混合料路用性能的影響較大。

（3）綜合考慮各UTFC10混合料的性能，對其由優(yōu)到劣排序?yàn)椋鹤匝懈唣じ男詾r青（SK90#）、自研高黏改性瀝青（加德士90#）、TPS高黏改性瀝青、國創(chuàng)SBS改性瀝青。

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[責(zé)任編輯：杜衛(wèi)華]