抗车辙剂作用下沥青混合料的路用性能指标

2014-12-25孙雪梅

交通运输研究 2014年16期

孙雪梅

（新疆筑路机械厂公路工程处，新疆乌鲁木齐830021）

0 引言

20 世纪90 年代以来，我国高等级沥青路面的建设进入了前所未有的历史时期。随着国民经济的不断发展，道路交通量逐年增加，交通渠化日益严重，加之我国重载超载现象普遍。新建沥青路面出现了各种各样的早期破坏，其中夏季高温季节，在持续重载作用下，沥青路面极易出现车辙，使沥青路面的平整度和安全性大为降低，进而引发各类交通事故。研究发现，在沥青混合料中添加抗车辙剂可以有效提高沥青路面的高温抗变形能力，为解决沥青路面车辙损坏提供了一个有效方案。然而，抗车辙剂的加入在提高路面抗车辙能力的同时会不会削弱沥青路面的其他使用性能值得探讨。本文通过在沥青混合料中添加不同掺量的抗车辙剂，研究了抗车辙剂掺量对沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性的影响，为抗车辙剂在沥青混合料中的使用提供参考。

1 原材料

本文中沥青选用SK—70 号基质沥青，各项技术指标均满足规范要求。集料选用洁净的石灰岩，矿粉选用磨细的石灰石粉，集料和矿粉的各项技术指标均满足规范要求。选用常州市天怡工程纤维有限公司生产的抗车辙剂，外观为纯黑色颗粒状固体，常温下物理性质稳定。沥青混合料级配类型选用AC—16[5]，级配组成见图1。

图1 AC—16矿质混合料级配组成

2 试验结果及分析

先通过马歇尔试验确定沥青混合料的最佳油石比为4.9%，在沥青混合料中分别添加0、0.5%、0.7%和0.9%的抗车辙剂，分别研究抗车辙剂掺量对沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性的影响。

2.1 抗车辙剂对高温稳定性的影响

对不同抗车辙剂掺量的沥青混合料进行车辙试验，其中温度为60℃，轮压为0.7MPa。试验结果见图2。

图2 抗车辙剂掺量对沥青混合料高温稳定性的影响

从图2可以看出，掺加抗车辙剂可以大幅提高沥青混合料的动稳定度，使沥青路面的高温抗变形能力得到明显改善。例如当抗车辙剂掺量为0、0.7%和0.9%时沥青混合料的动稳定度分别为987次/mm、11 385次/mm和19 332次/mm，从0增大到0.7%和0.9%时，动稳定度分别提高了9 倍和18倍。这是因为抗车辙剂在拌和时由于高温而变软，和沥青相互胶结在一起，一方面改善了沥青的性能，使沥青软化点升高。另一方面，沥青和抗车辙剂还有矿料中的细集料形成的沥青胶浆填充在粗集料形成的空隙中，提高了沥青混合料的密实性，使混合料的整体强度提高，高温性能得到改善。

2.2 抗车辙剂对低温抗裂性的影响

将成型好的不同抗车辙剂掺量的沥青混合料小梁试件在-10℃下用万能试验机进行间接拉伸试验，加载速率为50mm/min，研究抗车辙剂掺量对沥青混合料低温抗裂性的影响，试验结果见图3。

图3 抗车辙剂对沥青混合料低温抗裂性的影响

从图3可以看出，加入抗车辙剂使沥青混合料的弯拉强度和破坏应变都有不同程度的增大，这表明抗车辙剂的加入使混合料的低温抗裂性能得到了提升。随着抗车辙剂掺量的增大，弯拉应变先减小后增大，而破坏应变先增大后减小。当抗车辙剂掺量为0.7%时，弯拉强度有最小值而破坏应变有最大值。这是因为，抗车辙剂本身具有高弹性。抗车辙剂的加入，一方面降低了沥青的感温性，提高了混合料的整体弹性；另一方面在混合料中起到加筋作用，使混合料的低温性能得到改善。

2.3 抗车辙剂对水稳定性的影响

对不同抗车辙剂掺量下的沥青混合料进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，研究抗车辙剂掺量对混合料水稳定性的影响，试验结果见图4。

图4 水泥用量对沥青混合料水稳定性的影响

从图4可以看出，加入抗车辙剂使沥青混合料的马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比都增大，这表明加入抗车辙剂能够提高沥青混合料的水稳定性，降低沥青路面的水损害。残留稳定度和劈裂强度比都随抗车辙剂掺量的增大先增大后减小，当抗车辙剂掺量为0.7%时，两者都有最大值，表明此时混合料的水稳定性最好。这是因为加入抗车辙剂使沥青的黏附性增强，沥青与集料间的黏结力增大，因此水稳定性增强。