不同高模量劑瀝青混合料路用性能對比分析

龔云峰

（營口市交通運輸綜合行政執(zhí)法隊， 遼寧 營口 115000）

高模量瀝青混合料一般是指模量高于改性瀝青混合料的特種瀝青混合料。目前高模量瀝青混合料主要是在混合料拌和過程中摻加高模量劑以達到提高瀝青混合料模量的作用。混合料模量的提高，增強了路面的抗車轍能力和抗疲勞能力，延長路面的使用壽命，一般情況，高模量瀝青混合料多用于重載交通、高溫地區(qū)、長大縱坡路段以及機場道面，主要解決路面強度不足，瀝青混合料高溫性能不良造成的車轍等變形類病害［1］。

目前市場上高模量劑作用機理尚不十分明確，產品質量也良莠不齊，部分高模量劑單純追求提高瀝青混合料的抗車轍性能，難以兼顧低溫抗裂性能，這在冬寒地區(qū)是尤不可取的。為此，在對比分析中選取了3種常用的高模量添加劑，比較分析高模量瀝青混合料和不添加高模量劑的普通瀝青混合料高溫性能、低溫性能、水穩(wěn)定性的性能差異。

1 試驗方案

（1）瀝青采用盤錦A級90號基質瀝青。混合料所用集料采用石灰?guī)r碎石，填料采用石灰?guī)r礦粉。瀝青及粗細集料、礦粉的性能符合規(guī)范的技術要求。

（2）礦料按《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》JTGF40-2004中AC-20C型中粒式密級配瀝青混合料礦料級配進行設計?；旌狭系哪繕丝障堵嗜?.0%。

（3）采用3種高模量劑進行試驗，同時進行一種不摻加高模量劑的混合料進行對比分析。各瀝青混合料編號為高模量劑A、高模量劑B、高模量劑C、不添加高模量劑。各種混合料空隙率控制值約4.0%，按照每種混合料最佳油石比進行試件成型，并進行相應動穩(wěn)定度（車轍）、殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂抗拉強度比、低溫彎曲試驗；

（4）摻加高模量劑的混合料，高模量摻量按瀝青混合料總質量的0.4%進行控制。

2 試驗過程

2.1 礦料級配

通過水篩法，對各礦料的組成進行檢測。同時通過合成、分析、對比，確定各礦料摻配比例，摻配后混合料顆粒級配如表1所示。

2.2 瀝青混合料的拌和及試件成型

高模量劑與礦料拌和溫度185℃～190℃，拌和時間120S；馬歇爾試件尺寸（殘留穩(wěn)定度、凍融劈裂試驗）為φ101.6mm×63.5mm。車轍試件尺寸為300mm×300mm×50mm，彎曲試樣尺寸為250mm×30mm×35mm，三點彎曲試驗方法［2］。

2.3 最佳油石比的確定

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》JTG E20-2011中的相關試驗方法，各種瀝青混合料選取3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%五種不同油石比，對各組混合料進行馬歇爾試驗。分別測試其穩(wěn)定度及混合料體積指標，參照《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》JTG F40-2004中密級配瀝青混合料配合比設計方法，按測試結果確定出各瀝青混合料配合比的最佳油石比［3］。

各組瀝青混合料的最佳油石比馬歇爾指標測試結果如表2所示。

表2 各組混合料測試結果

3 性能測試結果

瀝青混合料的路用性能主要用高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性和低溫抗裂性能來評價。一般情況下，高溫穩(wěn)定性采用車轍動穩(wěn)定性試驗結果來評價，水穩(wěn)定性采用殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂抗拉強度比試驗結果來評價，低溫抗裂性能采用低溫彎曲試驗結果來評價。按照最佳瀝青用量標準，各組混合料的路用性能試驗結果如表3所示。

表3 各組混合料路用性能檢測結果

4 性能對比分析

4.1 最佳油石比的影響

一定前提下，高模量劑的添加會增加瀝青混合料的最佳瀝青用量。最佳瀝青用量（油石比）較普通瀝青混合料最佳瀝青用量（油石比）增大0.1%～0.3%之間。瀝青用量的增加雖然會增加瀝青混合料的成本，但高模量劑的增加會顯著提高瀝青混合料的路用性能，對路面的長期性能會有明顯提高效果。

4.2 瀝青混合料體積指標的影響

高模量劑的添加會提高瀝青混合料的毛體積密度和穩(wěn)定度。高模量劑對礦料間隙率、飽和度和流值的影響不規(guī)律。

4.3 路用性能的影響

通過試驗結果可以看出，高模量劑的添加，對瀝青混合料的各項性能都產生了一定的影響，但影響的程度是有差異的。

（1）高溫穩(wěn)定性

瀝青混合料動穩(wěn)定度簡單來說是指瀝青混合料在高溫條件下承受破壞荷載能力。動穩(wěn)定度越大說明瀝青混合料高溫穩(wěn)定性越好。從測試結果很容易看出，三種添加了高模量劑的混合料動穩(wěn)定較不添加高模量劑的混合料動穩(wěn)定度測試結果有了明顯的提高，高模量劑可以提高瀝青混合料的動穩(wěn)定度3.8倍以上。受測試條件影響，我們不認為高模量劑B的動穩(wěn)定度明顯高于高模量劑C，認為二者動穩(wěn)定度均大于6000次/mm。

（2）水穩(wěn)定性

瀝青混合料殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比表征瀝青混合料的水穩(wěn)定性。殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比越高說明混合料抗水毀的能力越強。從試驗結果可以看出，不同高模量劑對提高的混合料殘留穩(wěn)定度差異明顯。高模量劑A提高混合料的殘留穩(wěn)定度的能力較突出，高模量劑B與高模量劑C提高的表現(xiàn)不突出。高模量劑對混合料凍融劈裂抗拉強度比影響不明顯，高模量劑A和高模量劑B的凍融劈裂抗拉強度比稍有提高，但高模量劑C較不添加高模量劑的混合料數(shù)值還有所下降。

（3）低溫抗裂性能

瀝青混合料的低溫抗裂性能一般情況用低溫彎曲試驗結果來評價。破壞時最大彎拉應變值越高說明低溫抗裂性能越好。從測試結果看，高模量劑提高了瀝青混合料的低溫抗裂性能。對比動穩(wěn)定數(shù)據(jù)，也可以得到高模量劑提高的動穩(wěn)定度的能力越大，提高低溫性能的能力越小。

5 結論

各高模量劑對瀝青混合料的作用機理不盡相同，同時受高模量劑原材料的材質與品質的影響，高模量劑對瀝青混合料路用性能影響也會表現(xiàn)出一定的差異。通過試驗結果的比較分析，可得出以下結論：

（1）高模量劑的添加會提高瀝青混合料的最佳油石比數(shù)值。同時也會提高試件的毛體積密度和穩(wěn)定度。高模量劑對礦料間隙率、飽和度和流值的影響不規(guī)律。

（2）高模量劑能有效提高混合料的動穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度及低溫彎曲性能。但對水穩(wěn)定性影響不明顯。