不同抗車轍劑摻量對(duì)瀝青路面質(zhì)量影響的探討

林功輝

（健研檢測(cè)集團(tuán)有限公司，福建 廈門(mén) 361000）

0 引言

結(jié)合設(shè)計(jì)要求對(duì)原材料的性能進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果來(lái)確定瀝青混合料的配合比，對(duì)不同配合比的瀝青混合料以及不同摻加量的抗車轍劑的瀝青路面的性能進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)出不同摻量抗車轍劑對(duì)于瀝青路面的影響。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 瀝青

瀝青混合料應(yīng)該選擇使用聚合物改性瀝青SBS 類（I-D），本次采用瀝青廠家為廈門(mén)新立基股份有限公司，其性能滿足JTGF40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中聚合物改性瀝青SBS 類（I-D）的技術(shù)要求，其試驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。

表1 瀝青試驗(yàn)結(jié)果

1.2 集料

粗集料在瀝青混合料中主要是發(fā)揮支撐作用，粗集料應(yīng)該盡可能地選擇使用干凈、干燥、未風(fēng)化、不含有雜質(zhì)、堅(jiān)硬的石材[1]。本次采用碎石廠家為廈門(mén)順磊建材有限公司，粗集料分為三種碎石，1#號(hào)碎石（3～5mm）、2#號(hào)碎石（5～10mm）、3#號(hào)碎石（10～16mm），對(duì)這三種碎石進(jìn)行了相關(guān)性能試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。

細(xì)集料主要是用來(lái)填充粗集料之間的空隙，保證瀝青混合料的密實(shí)度，細(xì)集料的選擇會(huì)對(duì)瀝青混合料的高溫性能以及強(qiáng)度造成巨大的影響[2]。本次所采用細(xì)集料生產(chǎn)廠家為廈門(mén)順磊建材有限公司，石屑材料潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)，對(duì)該石屑進(jìn)行了相關(guān)性能試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。

礦粉作為瀝青混合料中的重要構(gòu)成部分，其主要作用是增強(qiáng)瀝青與集料之間的膠結(jié)強(qiáng)度，其試驗(yàn)結(jié)果如表4 所示。

1.3 抗車轍劑

屬于瀝青混合料改性添加劑，此次實(shí)驗(yàn)選擇使用的抗車轍劑采用福建潤(rùn)澤輕質(zhì)建筑材料制造有限公司生產(chǎn)的。其試驗(yàn)結(jié)果如表5 所示。

表2 粗集料試驗(yàn)結(jié)果

表3 細(xì)集料試驗(yàn)結(jié)果

表4 礦粉試驗(yàn)結(jié)果

表5 抗車轍劑試驗(yàn)結(jié)果

2 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)

車轍試驗(yàn)可以精準(zhǔn)的展現(xiàn)出瀝青混合料的高溫性能，此次研究將車轍試驗(yàn)的尺寸設(shè)計(jì)為300mm×300mm×50mm 的標(biāo)準(zhǔn)試件，試驗(yàn)溫度初步定為60℃和70℃，汽車碾壓的速度控制在42 次/min，抗車轍劑摻量（0%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%）。瀝青混合料的高溫車轍試驗(yàn)結(jié)果如表6 所示。

表6 高溫車轍試驗(yàn)結(jié)果

由上表可知，當(dāng)瀝青混合料的溫度保持在60℃和70℃時(shí)，其動(dòng)穩(wěn)定度（DS）的波動(dòng)應(yīng)該是保持一致。當(dāng)抗車轍劑的摻加量保持在0～0.4%范圍時(shí)，DS 會(huì)隨著抗車轍劑摻量的增加而逐漸增大。當(dāng)抗車轍劑的摻量為0.4%時(shí)，60℃時(shí)瀝青混合料的DS 則會(huì)呈現(xiàn)出最大值10676 次/mm，同時(shí)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性會(huì)有所下降[3]。

通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)抗車轍劑的摻加量為0.4%時(shí)，瀝青混合料的DS 會(huì)呈現(xiàn)出最大值，瀝青的累積變形量則達(dá)到最小值，在這種情況下，改性瀝青的高溫穩(wěn)定性最強(qiáng)。但是假如抗車轍劑摻入量超過(guò)0.4%時(shí)，那么就需要提升瀝青用量的比重，以保證瀝青表面充分包裹住，同時(shí)增強(qiáng)瀝青的膠結(jié)強(qiáng)度，這也是提升瀝青抗車轍能力的途徑之一。不同抗車轍劑摻量關(guān)系圖如圖1 所示。

圖1 不同抗車轍劑摻量關(guān)系圖

3 低溫抗裂性試驗(yàn)

瀝青混合料屬于高溫變形材料，對(duì)于溫度具有較高的敏感度。在低溫環(huán)境下，瀝青的強(qiáng)度會(huì)隨著溫度下降而逐漸增大，在交通負(fù)載作用下，瀝青路面會(huì)開(kāi)始產(chǎn)生裂紋。此次選擇使用小梁彎曲的方式進(jìn)行試驗(yàn)，來(lái)檢測(cè)瀝青中摻加抗車轍劑以后其自身的低溫性能[4]，試驗(yàn)嚴(yán)格按照《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》的要求進(jìn)行。試驗(yàn)的過(guò)程中將彎拉應(yīng)變（εB）作為試驗(yàn)的指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 低溫小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

在經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)以后得出，抗車轍劑的摻加量從0 到0.3%，瀝青混合料εB會(huì)增長(zhǎng)10.8%；當(dāng)抗車轍劑的摻加量達(dá)到了0.4%以后，那么εB則會(huì)提升至2806，增長(zhǎng)幅度達(dá)到了13.7%。當(dāng)抗車轍劑的摻加量保持在0.4%到0.6%范圍內(nèi)時(shí)，瀝青混合料的破壞彎拉應(yīng)力會(huì)不斷地降低，當(dāng)抗車轍劑摻量達(dá)到0.6%時(shí)，則εB 達(dá)到了最大值2593。

結(jié)合瀝青混合料的低溫試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，在瀝青混合料中摻加抗車轍劑確實(shí)可以改善瀝青的低溫抗裂性，但是效果不是非常的理想，當(dāng)抗車轍劑的摻加量保持在0～0.4%之間時(shí)，瀝青混合料的低溫抗裂性改善效果最為顯著。但是一旦抗車轍劑的摻加量超過(guò)了0.4%以后，反而會(huì)降低瀝青混合料的低溫抗裂性能。

4 水穩(wěn)定性能試驗(yàn)

結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在瀝青混合料中摻加抗車轍劑應(yīng)該滿足相關(guān)管理規(guī)范的要求，當(dāng)抗車轍劑的摻加量從0 增長(zhǎng)至0.4%以后，瀝青混合料的TSR 由原本的78.37%逐漸增長(zhǎng)至85.19%。但是假若抗車轍劑超過(guò)0.4%以后，那么瀝青的TSR 則會(huì)從原本的85.19%開(kāi)始降低至80.27%[5]。

當(dāng)瀝青混合料中的抗車轍劑摻量保持在0～0.4%時(shí)，抗車轍劑可以填充瀝青混合料中的縫隙，促使瀝青與集料之間的粘接力不斷增大，從而提升瀝青的整體性，強(qiáng)化瀝青混合料的抗水損性能。當(dāng)抗車轍劑的摻加量超出0.4%以后，那么瀝青混合料的TSR 則會(huì)開(kāi)始呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，但是下降的幅度不是很大，這直接反映出抗車轍劑的摻量過(guò)大會(huì)適得其反。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）在瀝青混合料中摻加抗車轍劑可以有效地提升混合料的抗剪性能，瀝青的抗剪性能提升主要是取決于瀝青混合料自身的勃聚力，而瀝青的內(nèi)摩擦提升存在一定的限制；瀝青的抗剪強(qiáng)度會(huì)隨著摻加量的增大而逐漸提升，當(dāng)抗車轍劑的摻加量超出3%以后，那么瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度的提升效果并不是很顯著，所以對(duì)于瀝青的高溫穩(wěn)定性而言，抗車轍劑的摻加量控制在3%比較合適。

（2）當(dāng)抗車轍劑摻量控制在0～0.4%之間時(shí)，抗車轍劑的摻加對(duì)于強(qiáng)化瀝青的低溫抗裂性與水穩(wěn)定性有巨大的促進(jìn)作用，但是整體提升的幅度不會(huì)太大。但是當(dāng)抗車轍劑摻量超過(guò)0.4%以后，瀝青的低溫抗裂性、水穩(wěn)定性改善的效果更為顯著。

（3）當(dāng)抗車轍劑摻量控制在0.4%時(shí)，瀝青混合料的DS、εB、TSR均可以達(dá)到最大值，所以，在經(jīng)過(guò)全面的分析以后得出瀝青混合料中的抗車轍劑摻量應(yīng)該控制在0.4%比較合適。