TPS 高粘改性劑在超薄罩面中的應(yīng)用研究

賀顯威 達(dá)瓦扎西 陳先勇

(重慶重交再生資源開發(fā)股份有限公司,重慶 401120)

近年來隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,我國交通建設(shè)事業(yè)也取得了飛速的進(jìn)步。截止2020 年底全國公路總里程達(dá)519.81 萬公里,比上年增加18.56 萬公里,其中公路養(yǎng)護(hù)里程514.4 萬公里,占公路總里程99.0%[1]。預(yù)防養(yǎng)護(hù)是在路面出現(xiàn)輕微病害時為延長路面使用壽命而采用適當(dāng)?shù)闹鲃有责B(yǎng)護(hù)工程,預(yù)防養(yǎng)護(hù)是提高公共資產(chǎn)的服務(wù)水平,實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)保值和增值的重要技術(shù)手段[2]。超薄層罩面技術(shù)是一種新型的路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù),用于修復(fù)道路路面表面功能下降問題,包括細(xì)小裂縫、車轍等病害[3]。超薄罩面因攤鋪厚度薄,粒徑小,骨架提供強(qiáng)度有限故要求瀝青膠結(jié)料應(yīng)具有較強(qiáng)的粘結(jié)能力,本文采用CPA-10 骨架空隙級配,研究TPS 高粘改性劑在超薄罩面混合料中的應(yīng)用研究。

1 原材料實(shí)驗(yàn)

1.1 瀝青及高粘改性劑

超薄罩面要求使用成品高粘改性瀝青或直投式高粘改性劑,本文采用基質(zhì)瀝青加直投式高粘改性劑方式。基質(zhì)瀝青為70#道路石油瀝青,其主要技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果如表1 所示。

表1 70#道路石油瀝青主要技術(shù)指標(biāo)

高粘改性劑為重交再生資源開發(fā)股份有限公司提供ZJ-TPS 高粘改性劑,用量為瀝青用量內(nèi)摻12%,其主要技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果如表2 所示。

表2 ZJ-TPS 高粘改性劑主要技術(shù)指標(biāo)

1.2 集料及礦粉

超薄罩面粗集料選用具有較高強(qiáng)度的玄武巖,細(xì)集料選用石灰?guī)r,礦粉為石灰?guī)r磨細(xì)礦粉。集料主要性能檢測結(jié)果如表3～5 所示。

表3 粗集料主要技術(shù)指標(biāo)

1.3 纖維

表4 細(xì)集料主要技術(shù)指標(biāo)

表5 礦粉主要技術(shù)指標(biāo)

木質(zhì)素纖維在混合料中起到加筋作用,提高了混合料的高溫抗車轍性能和抵抗疲勞破壞能力,減少溫縮裂縫的產(chǎn)生[4]。本文采用江蘇蘇博特新材料股份有限公司生產(chǎn)潤強(qiáng)RCF-100木質(zhì)素纖維,其主要性能檢測結(jié)果如表6 所示。

表6 木質(zhì)素纖維主要技術(shù)指標(biāo)

2 超薄罩面配合比設(shè)計(jì)

2.1 級配確定

超薄罩面配合比設(shè)計(jì)選用0-5 檔石灰?guī)r和5-10 檔玄武巖,級配范圍以《公路瀝青路面養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTG 5142-2019)中骨架- 空隙型級配(CPA)超薄罩面要求為準(zhǔn),級配合成情況如表7 所示。

表7 超薄罩面合成級配

以瀝青膜厚14μm 得到預(yù)估瀝青用量,并成型馬歇爾試件檢測其力學(xué)體積指標(biāo),檢測結(jié)果如表8 所示,綜合比選得出合成級配2 各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求為最佳級配。

表8 合成級配力學(xué)體積指標(biāo)

2.2 最佳油石比確定

按合成級配2 的級配,采用3.8%、4.3%、4.8%、5.3%、5.8%、五個油石比分別進(jìn)行謝倫堡析漏試驗(yàn)和肯塔堡飛散試驗(yàn),以油石比為橫坐標(biāo),謝倫堡析漏試驗(yàn)損失質(zhì)量百分率和肯塔堡飛散試驗(yàn)損失質(zhì)量百分率為縱坐標(biāo)繪制變化曲線,分別做兩條曲線的切斜,以飛散試驗(yàn)結(jié)果的拐點(diǎn)為最小瀝青用量(OAC1),以析漏實(shí)驗(yàn)結(jié)果的拐點(diǎn)為最大瀝青用量(OAC2),如圖1 所示。

由圖1 可得最小瀝青用量OAC1=4.9%,最大瀝青用量OAC2=5.1%,故最終選取最佳油石比為5.0%。

圖1 謝倫堡析漏和肯塔堡飛散與油石比關(guān)系

3 超薄罩面混合料性能檢測

3.1 高溫穩(wěn)定性

以30mm×30mm×5mm 超薄罩面瀝青混合料板狀試件在60℃±1℃溫度由0.7±0.05MPa 輪壓碾壓產(chǎn)生1mm 變形所需行走次數(shù)來評價其高溫穩(wěn)定性能,試驗(yàn)結(jié)果如表9 所示。

表9 超薄罩面混合料高溫性能檢測結(jié)果

由表10 可以看出高粘改性劑能大幅提升薄層混合料的高溫抗變形性能遠(yuǎn)大于規(guī)范要求,分析認(rèn)為,高粘改性劑中的含有SBS、增粘劑等成分可增加網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)柔韌性,進(jìn)而提高混合料的抗變形能力。

3.2 水穩(wěn)定性

采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)來評價超薄罩面混合料的抗水損壞能力,試驗(yàn)檢測結(jié)果如表10 所示。

由表10 可以看出高粘改性劑應(yīng)用于超薄罩面混合料后能保證超薄罩面混合料具有良好的抗水穩(wěn)定性能。分析認(rèn)為高粘改性劑能改善集料與瀝青之間的粘附能力,保證在動水沖刷作用下無瀝青層剝落以提供良好的整體穩(wěn)定性。

表10 超薄罩面混合料水穩(wěn)定性能檢測結(jié)果

3.3 低溫抗裂性能

以-10℃的小梁彎曲破壞應(yīng)變值(με)來評價超薄罩面混合料的低溫抗裂性能,養(yǎng)護(hù)規(guī)范中并未對超薄罩面混合料低溫性能進(jìn)行要求,本文以《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004 中要求進(jìn)行評價,試驗(yàn)檢測結(jié)果如表11 所示。

由表11 可以看出高粘改性劑應(yīng)用于超薄罩面混合料后對低溫抗裂能力遠(yuǎn)高于規(guī)范要求。分析認(rèn)為高粘改性劑中熱塑性橡膠體可以增強(qiáng)網(wǎng)鏈結(jié)構(gòu)柔韌性,提高了混合料低溫抗彎拉能力。

表11 超薄罩面混合料低溫抗裂性能檢測結(jié)果

4 結(jié)論

4.1 選用5-10 玄武巖和0-5 石灰?guī)r參照SMA 配合比設(shè)計(jì)方法完成超薄罩面混合料配合比設(shè)計(jì),超薄罩面混合料具有較大空隙,具有一定的排水降噪功能,是一種有效的預(yù)防養(yǎng)護(hù)措施。

4.2 TPS 高粘改性劑應(yīng)用于超薄罩面中能有效保證混合料的高溫性能、低溫性能及水穩(wěn)定性能,保證集料之間具有良好的粘附性避免出現(xiàn)飛散掉?，F(xiàn)象。

4.3 對TPS 高粘改性劑在超薄罩面中應(yīng)用進(jìn)行研究為預(yù)防養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用提供一定參考。