瀝青混合料補(bǔ)強(qiáng)劑的路用性能研究及應(yīng)用

劉合鋒，田周義，許 輝，寇小舟，韓 森

(1.長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院，特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710064;2.甘肅省公路局，蘭州 730000)

0 引 言

瀝青路面因具有良好的行車舒適性和低噪聲特性，在已建或在建高等級(jí)公路中其比例高達(dá)90%以上。我國(guó)高等級(jí)瀝青路面的設(shè)計(jì)壽命為15年，但是隨著交通量的快速增長(zhǎng)以及極端天氣的影響，許多瀝青路面在運(yùn)營(yíng)后不久即出現(xiàn)車轍、坑槽、裂縫等病害[1]，這不僅增加了道路維修養(yǎng)護(hù)的成本，造成資源浪費(fèi)，同時(shí)也會(huì)降低行車舒適性和道路通行能力，影響行車安全。如何在不改變路面結(jié)構(gòu)的前提下，經(jīng)濟(jì)高效地提高瀝青混合料的路用性能，延長(zhǎng)道路使用壽命，是當(dāng)前的一項(xiàng)重要任務(wù)。

提高瀝青混合料路用性能的方式主要分為兩大類，一是對(duì)瀝青改性(濕拌法)，二是直接對(duì)瀝青混合料改性(干拌法)。改性瀝青技術(shù)的發(fā)展已有百年歷史，國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究了各種改性材料，但真正能在工程中得到推廣實(shí)踐的卻很有限。比較突出的瀝青改性劑有：熱塑性丁苯橡膠(SBS)、丁苯橡膠(SBR)、聚乙烯(PE)等。胡楊[2]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)瀝青混合料摻入5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))SBS改性劑后，動(dòng)穩(wěn)定度提高近6倍，低溫彎拉應(yīng)力提高約60%；姚歡等[3]采用SBS、廢膠粉(WTR)和廢塑料(EVA)對(duì)基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性，結(jié)果表明SBS改性瀝青高溫性能最強(qiáng)，EVA改性瀝青最弱；Azam等[4]研究指出聚合物產(chǎn)品或蠟作為改性劑有助于改善路面性能；張永輝[5]研究了SBS改性瀝青和橡膠粉改性瀝青，指出SBS改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性更好，而橡膠粉改性瀝青混合料的低溫性能和溫度敏感性更好。與單一改性技術(shù)相比，復(fù)合改性技術(shù)通過(guò)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)而具有較為明顯的綜合優(yōu)勢(shì)。張爭(zhēng)奇等[6]通過(guò)試驗(yàn)證明基于熱塑性丁苯橡膠-聚氨酯(SBS-PU)復(fù)合改性瀝青混凝土，比SBS、PU單一改性瀝青混凝土有更好的高溫性能和抗疲勞性能；Ezzat等[7]認(rèn)為聚氯乙烯-熱塑性丁苯橡膠(PVC-SBS)復(fù)合改性瀝青混凝土的耐久性、抗車轍能力及抗疲勞開裂能力比單一改性更優(yōu)；王笑風(fēng)等[8]通過(guò)研究指出硫化橡膠粉和SBS復(fù)合改性效果更好。雖然改性瀝青技術(shù)制備的瀝青混合料路用性能較好，但是由于瀝青與改性劑之間并未發(fā)生明顯的化學(xué)作用，僅僅依靠微弱的界面作用聯(lián)結(jié)，因此受工藝、設(shè)備的影響較大，此外瀝青與改性劑相容性不佳、改性瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性不良且SBS實(shí)際添加量不易控制等原因，使改性瀝青應(yīng)用效果不盡如人意[9]。

如采用干拌法直接對(duì)瀝青混合料改性，就能很好地解決濕拌法的局限性?？管囖H劑作為一種有效抵抗車轍減輕路面損害的措施，已被廣泛研究及應(yīng)用。國(guó)外研究起步較早，代表產(chǎn)品有德國(guó)RUB公司生產(chǎn)的Duroflex、美國(guó)的路孚8000抗車轍劑、法國(guó)PRI公司生產(chǎn)的PR PLAST.S等。韋洪峰[10]通過(guò)試驗(yàn)研究指出Duroflex改性瀝青混合料高溫性能優(yōu)于SBS改性瀝青混合料；敖清文等[11]通過(guò)研究指出，摻加0.3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))路孚8000抗車轍劑的瀝青混合料在路用性能和經(jīng)濟(jì)性方面均優(yōu)于普通SBS改性瀝青混合料；賀鵬宇[12]研究了PR PLAST.S對(duì)高模量瀝青混合料高溫性能的影響，給出了PR PLAST.S的合理?yè)搅?；馬峰等[13]研究了不同工況下PR PLAST.S對(duì)瀝青混合料的影響，指出濕拌法改性效果明顯優(yōu)于干拌法。而國(guó)內(nèi)發(fā)展時(shí)間尚短，目前市面上的抗車轍劑種類繁多,價(jià)格較低，有的價(jià)格甚至只有國(guó)外產(chǎn)品價(jià)格的1/3～1/4[14]，能提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，但是低溫抗裂性和水穩(wěn)定性往往有所降低，對(duì)于瀝青路面整體性能的提升效果并不理想。

補(bǔ)強(qiáng)劑作為近幾年新興的一種瀝青混合料改性劑，以全面提高瀝青混合料的高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性而得名，在陜西、甘肅等地部分工程施工中表現(xiàn)出不俗的效果。然而目前關(guān)于補(bǔ)強(qiáng)劑的研究尚少，對(duì)于其具體的作用效果及內(nèi)在作用機(jī)理缺乏科學(xué)認(rèn)知。因此，本文以驗(yàn)證補(bǔ)強(qiáng)劑對(duì)瀝青混合料的作用效果為目的，將一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的補(bǔ)強(qiáng)劑(0%、0.2%、0.35%、0.5%)加入AC-13瀝青混合料中，從高溫性能、低溫性能及水穩(wěn)定性等方面對(duì)補(bǔ)強(qiáng)劑的路用性能進(jìn)行驗(yàn)證，分析補(bǔ)強(qiáng)劑的作用機(jī)理，同時(shí)將摻補(bǔ)強(qiáng)劑的瀝青混合料與摻某國(guó)產(chǎn)抗車轍劑A及SBS改性瀝青混合料從路用性能、成本、工法等方面進(jìn)行綜合比較，并結(jié)合試驗(yàn)路使用情況對(duì)補(bǔ)強(qiáng)劑進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

圖1 補(bǔ)強(qiáng)劑

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原材料

采用的瀝青為SK70#-A級(jí)瀝青，其針入度(0.1 mm)、軟化點(diǎn)、10 ℃延度分別是69.8、47.5 ℃、>100 cm；采用的粗集料和細(xì)集料均是閃長(zhǎng)巖，礦粉為石灰?guī)r。瀝青與集料的技術(shù)指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40—2004)[15]中的規(guī)定。采用的補(bǔ)強(qiáng)劑外觀形態(tài)如圖1所示，主要的物理指標(biāo)如表1所示。本文中摻量未經(jīng)特別說(shuō)明，%均代表質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即改性劑質(zhì)量與瀝青混合料總質(zhì)量的比值(%)。

表1 補(bǔ)強(qiáng)劑物理技術(shù)指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)內(nèi)容及方法

1.2.1 瀝青混合料設(shè)計(jì)

圖2 AC-13混合料集料級(jí)配

采用AC-13瀝青混合料，集料級(jí)配如圖2所示。按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20—2011)[16]進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，最終確定最佳油石比為質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.0%。

1.2.2 瀝青混合料制備

基質(zhì)瀝青混合料參照規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行拌合制備。嚴(yán)格控制摻加補(bǔ)強(qiáng)劑的瀝青混合料的拌合過(guò)程，根據(jù)前期試驗(yàn)對(duì)加熱溫度、摻料順序及拌合時(shí)間的優(yōu)化，最終確定按如下方法制備：

(1)加熱集料與瀝青。將集料在180～190 ℃恒溫烘箱內(nèi)加熱4 h，瀝青在160～170 ℃恒溫烘箱內(nèi)加熱1 h。

(2)拌合。分為三個(gè)階段，首先將集料與設(shè)計(jì)劑量補(bǔ)強(qiáng)劑投入恒溫180 ℃的攪拌鍋內(nèi)攪拌90 s，然后加入基質(zhì)瀝青拌合90 s，最后再加入礦粉拌合90 s。

(3)制件。參照規(guī)定的試驗(yàn)方法制備標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件與300 mm×300 mm×50 mm板狀試件，成型試件在室溫下放置24 h后測(cè)試其各項(xiàng)路用性能。

1.2.3 路用性能試驗(yàn)

(1)高溫性能

采用車轍試驗(yàn)驗(yàn)證補(bǔ)強(qiáng)劑(0%、0.2%、0.35%、0.5%)對(duì)瀝青混合料高溫性能的影響。按照規(guī)定的試驗(yàn)方法成型試件，分為4組，每組5個(gè)試件，采用車轍深度和動(dòng)穩(wěn)定度2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

(2)低溫性能

采用低溫彎曲試驗(yàn)驗(yàn)證補(bǔ)強(qiáng)劑(0%、0.2%、0.35%、0.5%)對(duì)瀝青混合料低溫性能的影響。試件為按照規(guī)范成型的板狀試件切制而成的棱柱體小梁(長(zhǎng)(250±2.0) mm、寬(30±2.0) mm、高(35±2.0) mm)，分為4組，每組5個(gè)試件，采用試件破壞時(shí)的抗彎拉強(qiáng)度、最大彎拉應(yīng)變2個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

(3)水穩(wěn)定性

采用浸水馬歇爾試驗(yàn)與凍融劈裂試驗(yàn)驗(yàn)證補(bǔ)強(qiáng)劑(0%、0.2%、0.35%、0.5%)對(duì)瀝青混合料水穩(wěn)定性的改善效果。浸水馬歇爾試驗(yàn)按規(guī)定的試驗(yàn)方法成型試件，分為4組，每組8個(gè)試件，其中4個(gè)試件浸水48 h作為試驗(yàn)組，另外4個(gè)不浸水作為對(duì)照組，測(cè)算浸水后馬歇爾試件殘留穩(wěn)定度指標(biāo)；凍融劈裂試驗(yàn)按照規(guī)范要求成型試件，分為4組，每組8個(gè)試件，其中4個(gè)試件進(jìn)行凍融循環(huán)作為試驗(yàn)組，另外4個(gè)不進(jìn)行凍融循環(huán)作為對(duì)照組，測(cè)算經(jīng)過(guò)凍融后試件的凍融劈裂強(qiáng)度比指標(biāo)。

(4)漢堡車轍試驗(yàn)

采用漢堡車轍試驗(yàn)(HWTD)進(jìn)一步研究瀝青混合料在高溫、動(dòng)水及動(dòng)荷載條件耦合作用下的破壞效應(yīng)，驗(yàn)證補(bǔ)強(qiáng)劑對(duì)瀝青混合料路用性能的影響。借鑒已有研究成果[17-20]，確定漢堡車轍試驗(yàn)的試驗(yàn)條件如表2所示。

表2 漢堡車轍試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)條件

1.2.4 綜合性能對(duì)比

根據(jù)以上路用性能試驗(yàn)優(yōu)選出補(bǔ)強(qiáng)劑最佳摻量后，從路用性能、工法、成本等角度對(duì)補(bǔ)強(qiáng)劑、SBS及某國(guó)產(chǎn)抗車轍劑A進(jìn)行綜合比較。

2 結(jié)果與討論

2.1 高溫性能試驗(yàn)

圖3為不同摻量補(bǔ)強(qiáng)劑瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果，動(dòng)穩(wěn)定度值計(jì)算方法參照規(guī)范JTG E20—2011[16]和JTG D50—2017[21]。根據(jù)張爭(zhēng)奇等[6]的研究結(jié)果，前者得出的穩(wěn)定度值準(zhǔn)確度低，而后者能有效避免儀器精度造成的誤差從而提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確度，因此增補(bǔ)后者計(jì)算方法。

由圖3可知，盡管兩種計(jì)算方法得出的動(dòng)穩(wěn)定度值差別較大，但是兩者結(jié)論基本一致。在相同的礦料級(jí)配與油石比下，隨著補(bǔ)強(qiáng)劑摻量的增加，瀝青混合料的車轍深度呈減小趨勢(shì)，動(dòng)穩(wěn)定次數(shù)(DS)呈增大趨勢(shì)，試驗(yàn)結(jié)果表明摻入補(bǔ)強(qiáng)劑能顯著提高AC-13瀝青混合料的高溫抗車轍性能。其作用機(jī)理可分為以下三部分：高溫拌合時(shí)，呈黏流態(tài)的補(bǔ)強(qiáng)劑裹附在集料表面，改善了瀝青與集料的黏附性；在室內(nèi)擊實(shí)或施工碾壓時(shí)，可塑狀態(tài)下的補(bǔ)強(qiáng)劑在外力作用下形成各種形態(tài)填充于混合料間隙內(nèi)，提高了混合料整體性與抵抗變形的能力；施工完畢后，補(bǔ)強(qiáng)劑逐漸結(jié)晶硬化并維持壓實(shí)后的形態(tài)，其形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)限制了集料顆粒的相對(duì)滑動(dòng)，從而使瀝青混合料高溫抗車轍性能顯著提高。

圖3 不同摻量補(bǔ)強(qiáng)劑瀝青混合料車轍試驗(yàn)結(jié)果

圖4 不同摻量補(bǔ)強(qiáng)劑瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

2.2 低溫性能試驗(yàn)

圖4為不同摻量補(bǔ)強(qiáng)劑瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果。由圖4可知，在相同的礦料級(jí)配與油石比下，隨著補(bǔ)強(qiáng)劑用量的增加，瀝青混合料的抗彎拉強(qiáng)度與破壞應(yīng)變逐漸增大，這表明瀝青混合料的低溫性能得到改善。這是由于：一方面，補(bǔ)強(qiáng)劑中低交聯(lián)度聚合的高吸油性高分子材料形成的三維交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)具有一定的微孔，冬季溫度降低時(shí)瀝青硬化，其通過(guò)范德華力對(duì)油分的束縛作用，使油分很難釋放，從而減少了裂縫的產(chǎn)生；另一方面，當(dāng)裂縫擴(kuò)展到補(bǔ)強(qiáng)劑變形體與瀝青膠漿界面時(shí)，界面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力對(duì)裂縫的擴(kuò)展起到約束作用。當(dāng)摻量超過(guò)0.35%時(shí)，補(bǔ)強(qiáng)劑對(duì)低溫性能的改善效果呈減弱趨勢(shì)。

2.3 水穩(wěn)定性試驗(yàn)

2.3.1 浸水馬歇爾試驗(yàn)

首先采用浸水馬歇爾試驗(yàn)的殘留穩(wěn)定度指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。由圖5可以看出，隨補(bǔ)強(qiáng)劑摻量的提高，瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度值有小幅度提升，同時(shí)穩(wěn)定度逐漸增大。這是由于：一方面，補(bǔ)強(qiáng)劑在拌合過(guò)程中處于黏流狀態(tài)，增大了瀝青的黏度，同時(shí)裹附于集料表面，從而提高了瀝青與集料間的黏結(jié)力；另一方面，呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)劑變形體在瀝青混合料中起到嵌擠及填充作用，提高了混合料的整體性，從而使水穩(wěn)定性得到改善。

2.3.2 凍融劈裂試驗(yàn)

采用凍融劈裂試驗(yàn)，測(cè)定試件在受到水損害前后劈裂破壞強(qiáng)度的變化，進(jìn)一步評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性，試驗(yàn)結(jié)果見圖6。由圖6可以看出，隨補(bǔ)強(qiáng)劑摻量的提高，瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比(TSR)有由明顯提升。試驗(yàn)結(jié)果表明，補(bǔ)強(qiáng)劑的摻入能起到改善瀝青混合料水穩(wěn)定性的作用，這與浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果一致。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)摻量超過(guò)0.35%時(shí)，補(bǔ)強(qiáng)劑對(duì)水穩(wěn)定性的改善效果呈減弱趨勢(shì)。

圖5 不同摻量補(bǔ)強(qiáng)劑瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

圖6 不同摻量補(bǔ)強(qiáng)劑瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

2.4 漢堡車轍試驗(yàn)

采用漢堡車轍試驗(yàn)(HWTD)進(jìn)一步評(píng)價(jià)瀝青混合料在高溫、動(dòng)水及動(dòng)荷載條件耦合作用下的路用性能，漢堡車轍試驗(yàn)車轍深度隨加載次數(shù)變化曲線如圖7所示。通常用車轍深度和蠕變速率(creeping slope)來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫性能，車轍深度和蠕變速率越大表明瀝青混合料的高溫性能越差；用剝落反彎點(diǎn)(SIP)和剝落速率(stripping slope)來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性，剝落反彎點(diǎn)越小，剝落斜率越大，說(shuō)明瀝青混合料的水穩(wěn)定性越差。

4種瀝青混合料的漢堡車轍試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。由圖8可知，基質(zhì)瀝青混合料的車轍發(fā)展較快，碾壓次數(shù)還未達(dá)到20 000次就達(dá)到了最大車轍深度20 mm，而摻入補(bǔ)強(qiáng)劑后瀝青混合料碾壓次數(shù)均達(dá)到了20 000次，因此難以用車轍深度統(tǒng)一評(píng)價(jià)。另外在選取剝落反彎點(diǎn)時(shí)，通常是依靠經(jīng)驗(yàn)人為劃分曲線中的蠕變和剝落部分，其準(zhǔn)確性易受到人為因素干擾；同時(shí)在計(jì)算蠕變斜率和剝落斜率時(shí)，采用計(jì)算法和回歸法得到的結(jié)果并不一致。為了提高計(jì)算精度，借鑒栗培龍等[19]的研究成果，采用車轍變形率指標(biāo)取代最大車轍深度和蠕變斜率來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫性能，計(jì)算公式見式(1)；借鑒Yin等[22]的研究成果，采用擬合法計(jì)算剝落反彎點(diǎn)和剝落斜率值來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性，擬合公式見式(2)，剝落反彎點(diǎn)按式(3)計(jì)算，剝落斜率即剝落反彎點(diǎn)至最大車轍深度時(shí)曲線的斜率。計(jì)算結(jié)果如表3所示。

rRD=dRD/t

(1)

式中：rRD是車轍變形率，mm/h；dRD是最大車轍深度，mm；t為車輪碾壓時(shí)間，h，t=n/(52×60)，其中52是漢堡車轍車輪1 min往返碾壓次數(shù)，52×60是漢堡車轍車輪一小時(shí)往返碾壓次數(shù)，n為達(dá)到最大車轍深度時(shí)的碾壓次數(shù)。

圖7 漢堡車轍試驗(yàn)車轍深度隨加載次數(shù)變化曲線

圖8 不同摻量補(bǔ)強(qiáng)劑瀝青混合料漢堡車轍試驗(yàn)結(jié)果

(2)

式中：NLC為車輪碾壓次數(shù)；dLC為車輪碾壓次數(shù)對(duì)應(yīng)的車轍深度；Auit、ρ、β為模型參數(shù)。

(3)

式中：NSN為剝落反彎點(diǎn)對(duì)應(yīng)的碾壓次數(shù)，即剝落次數(shù)。

表3 漢堡車轍試驗(yàn)計(jì)算及曲線擬合結(jié)果

由表3可知，隨著補(bǔ)強(qiáng)劑摻量的提高，車轍變形率逐漸減小，與未摻加補(bǔ)強(qiáng)劑的瀝青混合料相比，摻加0.2%、0.35%、0.5%補(bǔ)強(qiáng)劑分別使車轍變形率減小了48.6%、59.2%、61.9%，說(shuō)明補(bǔ)強(qiáng)劑的摻入提高了瀝青混合料的高溫抗車轍性能。隨著補(bǔ)強(qiáng)劑摻量的提高，剝落反彎點(diǎn)逐漸增大而剝落斜率逐漸減小，說(shuō)明瀝青混合料的水穩(wěn)定性逐漸提高。同時(shí)也可以看出，補(bǔ)強(qiáng)劑摻量由0.35%增加至0.5%時(shí)，車轍變形率、剝落反彎點(diǎn)和剝落斜率三個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)變化均不大，這說(shuō)明補(bǔ)強(qiáng)劑摻量存在一個(gè)合理值，當(dāng)超過(guò)該值后繼續(xù)增加摻量對(duì)瀝青混合料性能的提升作用不顯著，這與低溫彎曲試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)等結(jié)果相一致。因此，綜合考慮路用效果與施工成本，推薦補(bǔ)強(qiáng)劑摻量為0.35%。

2.5 綜合性能對(duì)比

選擇抗車轍劑A及燕山石化生產(chǎn)的SBS改性劑分別對(duì)基質(zhì)瀝青混合料進(jìn)行改性，與補(bǔ)強(qiáng)劑使用效果進(jìn)行對(duì)比。借鑒孫國(guó)偉[23]的研究成果，抗車轍劑A的摻量選為0.4%，SBS改性劑的摻量選為5%?？管囖H劑A及補(bǔ)強(qiáng)劑在混合料拌合時(shí)投入，SBS改性劑與瀝青通過(guò)高速剪切機(jī)制成SBS改性瀝青后拌制瀝青混合料。3種瀝青混合料路用性能試驗(yàn)結(jié)果及成本、工法對(duì)比見表4。

由表4可知，3種改性瀝青混合料的路用性能均能滿足規(guī)范要求，高溫性能優(yōu)劣順序依次為：補(bǔ)強(qiáng)劑>抗車轍劑A>SBS；低溫性能優(yōu)劣順序依次為：SBS>補(bǔ)強(qiáng)劑>抗車轍劑A；水穩(wěn)定性優(yōu)劣順序依次為：SBS>補(bǔ)強(qiáng)劑>抗車轍劑A。與抗車轍劑A相比，補(bǔ)強(qiáng)劑具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)；與SBS改性劑相比，補(bǔ)強(qiáng)劑改性瀝青混合料高溫性能具有顯著優(yōu)勢(shì)，水穩(wěn)定性相近，而低溫抗裂性能稍低但仍滿足規(guī)范要求。同時(shí)可知，SBS改性瀝青混合料的材料成本最高，抗車轍劑A改性瀝青混合料成本最低，補(bǔ)強(qiáng)劑改性瀝青混合料的成本介于兩者之間。此外，補(bǔ)強(qiáng)劑采用干拌法施工，不需要添加機(jī)械設(shè)備，適用于任何瀝青混合料，使用方便快捷，省去了普通改性方式中的加熱環(huán)節(jié)及儲(chǔ)存過(guò)程，同時(shí)能夠長(zhǎng)期庫(kù)存不變質(zhì)。因此，綜合路用性能、成本及工法等因素，認(rèn)為補(bǔ)強(qiáng)劑具有推廣使用的價(jià)值。

表4 3種瀝青混合料路用性能對(duì)比

3 補(bǔ)強(qiáng)劑應(yīng)用

甘肅張掖G30連霍高速公路臨清段就地?zé)嵩偕B(yǎng)護(hù)工程：連霍高速公路臨清段始建于2004年，采用雙向4車道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路面寬度22.5 m，設(shè)計(jì)時(shí)速120 km/h。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該段高速公路出現(xiàn)了車轍、坑槽、裂縫等不同類型的病害，需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修。因此于2018年6月20日—2018年6月25日，采用補(bǔ)強(qiáng)劑對(duì)起止樁號(hào)K2288～K2285共3 km路段進(jìn)行就地?zé)嵩偕囼?yàn)路鋪筑。試驗(yàn)路鋪筑方案如表5所示。

表5 試驗(yàn)路鋪筑方案

該試驗(yàn)路采用復(fù)拌型就地?zé)嵩偕?，瀝青路面回收銑刨料(Reclaimed Asphalt Pavement，RAP)與新瀝青混合料的質(zhì)量比為70 ∶30，補(bǔ)強(qiáng)劑摻量為0.35%，分別在現(xiàn)場(chǎng)與拌合樓摻入，質(zhì)量比也為70 ∶30。施工時(shí)銑刨車緊跟加熱車，將原路面4 cm厚的上面層銑刨在路中央形成料壟，撒布預(yù)定量的補(bǔ)強(qiáng)劑后，由料車撒布新瀝青混合料覆蓋，再進(jìn)行拌合、碾壓，施工過(guò)程如圖9所示。試驗(yàn)路鋪筑過(guò)程中，從施工現(xiàn)場(chǎng)取料進(jìn)行路用性能試驗(yàn)，結(jié)果與室內(nèi)試驗(yàn)基本一致。試驗(yàn)路通車1年多來(lái)，通過(guò)觀測(cè)未發(fā)現(xiàn)明顯病害，路用效果顯著。根據(jù)試驗(yàn)路結(jié)果可知，補(bǔ)強(qiáng)劑使用方便快捷，維修后路用性能得到了有效提升。

圖9 試驗(yàn)路就地?zé)嵩偕┕み^(guò)程

4 結(jié) 論

(1)車轍試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)以及凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果表明，摻入補(bǔ)強(qiáng)劑能顯著提高瀝青混合料的高溫抗車轍性能，同時(shí)低溫抗開裂性能及水穩(wěn)定性也有一定程度改善。綜合考慮路用性能及施工成本，對(duì)于AC-13瀝青混合料，推薦補(bǔ)強(qiáng)劑摻量為0.35%。

(2)漢堡車轍試驗(yàn)中，采用車轍變形率、剝落反彎點(diǎn)和剝落斜率指標(biāo)，能夠簡(jiǎn)單直觀地橫向?qū)Ρ雀鞣N瀝青混合料的性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，摻入補(bǔ)強(qiáng)劑能顯著提高瀝青混合料在動(dòng)水、高溫、動(dòng)荷載耦合作用下的抗水損害能力。

(3)與SBS改性劑相比，補(bǔ)強(qiáng)劑的摻加使瀝青混合料具有更高的高溫抗車轍性能，盡管低溫抗裂性稍低，但成本更低，工法更簡(jiǎn)單，可節(jié)約建設(shè)資金；與抗車轍劑A相比，盡管瀝青混合料成本稍高，但高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性更優(yōu)，能有效延長(zhǎng)瀝青路面的使用壽命。

(4)就地?zé)嵩偕囼?yàn)路使用情況結(jié)果表明，補(bǔ)強(qiáng)劑具有工法簡(jiǎn)單、使用方便、效果顯著的優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的推廣使用前景，同時(shí)對(duì)于瀝青混合料改性技術(shù)的研究及再生路面性能的提升具有參考價(jià)值。