肯特萊復合改性劑改善瀝青混合料路用性能研究

郭博 趙亮

摘要：針對目前改善瀝青混合料路用性能的外加劑表現(xiàn)的單一性特性，本文引入的肯特萊復合改性劑在很好的改善瀝青混合料高低溫性能地同時兼顧水穩(wěn)定性，大大提高了瀝青混合料的溫度適用范圍，降低了瀝青混合料的溫度敏感性，對于我國大溫差地區(qū)瀝青路面有很好的應用前景。

Abstract： In view of the oneness of the performance of admixtures for improving the pavement performance of asphalt mixture， the Kentley composite modifier introduced in this paper can improve the high and low temperature performance of asphalt mixture while taking into account the water stability. The applicable temperature range of asphalt mixture reduces the temperature sensitivity of asphalt mixture， and has a good application prospect for asphalt pavement in large temperature difference areas in China.

關鍵詞：單一性;瀝青混合料高低溫性能;溫度敏感性;大溫差地區(qū)

Key words： oneness;high and low temperature performance of asphalt mixture;temperature sensitivity;large temperature difference area

中圖分類號：U414? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）25-0171-03

0? 引言

高溫車轍、低溫開裂及水損害一直以來是瀝青路面的常見病害。針對這些病害，目前國內外主要采用選擇瀝青品種、改善礦料級配、摻加外加劑（如抗車轍劑、纖維劑、橡膠粉等）等措施，以提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性，但每一種措施主要只解決一種病害，并不能解決多種路面病害并存的實際情況[1]。

本文引入由北京天成肯特萊有限公司研發(fā)的肯特萊復合改性劑，是一種顆粒狀添加材料，以高聚物材料、木質素纖維以及天然瀝青和化學助劑等多種物質，通過專門的工藝復合而成，可有效改善瀝青混合料高低溫性能，并兼顧水穩(wěn)定性等多種路用性能，很好地彌補了上述措施存在的解決問題單一性缺陷。

1? 原材料技術性能及配合比設計

1.1 原材料技術性能

本試驗選用殼牌70號重交通道路石油瀝青，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)》（JTJ 052-2000），對其主要性能指標進行測試，測試結果如表1所示。

填料采用磨細的石灰?guī)r礦粉，其主要技術指標如表 2 所示。

集料選用干燥、潔凈、無雜質的優(yōu)質石灰?guī)r，主要技術指標如表3所示。

肯特萊復合改性劑主要技術性能指標，如表4所示。

1.2 礦料級配組成設計

本文選用瀝青混合料類型為AC-13型，為了能更好地反映肯特萊瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能，本研究選用該混合料適用條件為夏季炎熱地區(qū)，礦料級配組成如表配合比如表5所示。

經試驗確定，本研究基質AC-13型瀝青混合料最佳油石比為4.3%，再向基質AC-13型瀝青混合料中分別加入0.4%、0.6%及0.8%摻量的肯特萊復合改性劑，確定其最佳油石比分別為4.6%、4.8%、5.0%，在最佳油石比下，分別制作馬歇爾試件，測定不同肯特萊復合改性劑摻量下，混合料的馬歇爾性能指標，如表6所示。

2? 肯特萊復合改性瀝青混合料路用性能研究

2.1 高低溫及水穩(wěn)定性試驗

本論文采用車轍試驗、低溫彎曲試驗、凍融劈裂強度試驗，以動穩(wěn)定度、低溫彎拉破壞應變、凍融劈裂強度比指標來分別評價AC-13型肯特萊瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性能，不同肯特萊復合改性劑摻量下（0%、0.4%、0.6%、0.8%），各項指標的試驗結果如圖1-圖3所示。

由圖1-圖3可得出如下結論：在普通瀝青混合料中摻入肯特萊復合改性劑可顯著提高混合料高溫穩(wěn)定性，對低溫抗裂性、水穩(wěn)定性能也有一定程度的改善。隨著肯特萊復合改性劑摻量的增加，動穩(wěn)定度呈現(xiàn)不斷遞增趨勢，低溫破壞彎拉應變、凍融劈裂強度比呈現(xiàn)先增后減趨勢，其中摻量為0.6%時，低溫破壞彎拉應變、凍融劈裂強度達到最大值，經綜合考慮，肯特萊復合改性劑最佳摻量確定為0.6%。

2.2 機理分析

2.2.1 改善高溫穩(wěn)定性機理分析

一方面，瀝青混合料的拌和溫度高于復合改性劑的熔點，拌和過程中被熔融成粘流狀態(tài)，與瀝青一起填充于礦料間隙中，強化了顆粒間的粘結效果和骨架作用，混合料的密實度提高，進而促使其整體承載能力提高。另一方面，復合改性劑主要由高聚物材料、木質素纖維以及天然瀝青和化學助劑等多種物質，通過專門的工藝復合而成的新型抗車轍劑，促使其易于融合于瀝青膠漿中，可起到很好的交聯(lián)加筋作用，提高了瀝青的膠結強度，進而增強了混合料的整體強度[2][3]。正是由于上述兩方面原因，促使瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性顯著提高。

2.2.2 改善低溫抗裂性機理分析

根據相關研究資料顯示，瀝青自身的低溫性能對瀝青混合料的低溫抗裂性的影響遠大于礦料本身，瀝青的低溫性能又可用低溫拉伸變形能力很好的表征。復合改性劑中的高聚物材料可起到對瀝青的改性作用，提高了低溫延展性，并且可使瀝青在較寬的低溫范圍內保持柔性。木質素纖維在混合料中呈空間網狀結構，具有很好地加筋作用，提高了混合料的抗剪強度[4][5]?？傊谏鲜鰪秃细男詣┲袃煞N物質的綜合影響下，瀝青混合料低溫抗裂性得到一定程度的改善。

2.2.3 改善水穩(wěn)定性機理分析

復合改性劑在拌和過程中呈較好地粘流狀態(tài)，能夠填充礦料中較大的孔隙，改善孔的結構，減少了連通孔的數(shù)量。此外，復合改性劑中高聚物材料可增強瀝青膠結料與礦料的粘附性，混合料的界面強度得到加強，從而提高了混合料的抗水損害能力[6]。

3? 結語

①在普通AC-13型瀝青混合料中摻入肯特萊復合改性劑，可顯著增強瀝青混合料的高溫抗車轍能力，雖然改善瀝青混合料低溫抗裂性沒有像改善高溫穩(wěn)定性那樣顯著，但能在大幅度提高高溫抗車轍能力的基礎上，對低溫抗裂性、水穩(wěn)定性產生積極的影響，顯示出良好的實用價值。②隨著復合改性劑摻量的增加，高溫穩(wěn)定性呈現(xiàn)迅速增加趨勢，低溫抗裂性、水穩(wěn)定性呈現(xiàn)先增后減趨勢，當摻量為0.6%時，低溫抗裂性、水穩(wěn)定性達到最好，綜合確定復合改性劑最佳摻量為0.6%。

參考文獻：

[1]朱瓊毅.城市道路瀝青路面病害的成因及防治措施分析[J].居業(yè)，2018（11）.

[2]蔡瑞瑞，曹衛(wèi)東.瀝青路面車轍預估與分析[J].公路交通科技（應用技術版），2018（10）.

[3]惠冰.抗車轍劑改性瀝青混合料技術性能研究[D].長安大學，2009.

[4]楊彥海，卞旺奎，楊野，張東旭.不同纖維摻量下SMA-13路用性能橫向對比研究[J].公路，2017（03）.

[5]韓偉華.復合改性纖維瀝青混合料路用性能研究[D].長安大學，2007.

[6]玄武巖纖維瀝青混合料增強機理及路用性能研究[D].文月皎.吉林大學，2017.

[7]李松，田悅.改性瀝青混合料路用性能的對比研究[J].價值工程，2017，36（20）：74-75.