新型钢桥面应力吸收层炭黑的添加剂量

李丽娟

（邢台市公路工程管理处，河北 邢台054000）

0 引言

由于钢桥面铺装的特殊环境要求，对其铺装材料也提出了更高的要求：一方面材料要承受严酷的环境温度变化，另一方面还要具备良好的变形随从性。采用粘结性、水稳定性良好及能有效减缓混凝土桥梁发生钢筋锈蚀、冻融破坏等病害的应力吸收层，具有良好的经济效益和社会效益。本文以改性沥青为研究对象，通过加入炭黑来提高桥面铺装层的使用性能。

1 原材料

炭黑是一种无定形碳。炭黑颗粒一般是1～2mm 的粒状黑色粉末，主要由碳元素组成。由于其可以提高橡胶的拉伸强度、撕裂强度及耐磨耗性，且炭黑的粒径愈小，其与橡胶的接触面积就愈大，结合的橡胶就越多，橡胶的强度性能就愈好。因此，松、轻而极细的炭黑粉末，可以用作橡胶的补强剂。本文选用炭黑型号为N220。N220是一种环保型材料，经试验测定，实测结果符合技术标准的要求。

炭黑不仅可作胶粉的补强剂，也可起到骨架作用。炭黑作为一种改性剂加入沥青中，可改善沥青混合料的性质。本文以抗压回弹模量、锥入度、抗压强度、马歇尔稳定度为主要控制指标，研究炭黑的合理添加剂量。

2 试验方法及数据

2.1 试件成型

实际操作过程中，因混合料的松铺系数较大，用马歇尔击实仪难以完成操作。故而，本文采用40%的改性沥青与60%炭黑材料组成试验材料，利用基层成型锤制作马歇尔试件，并进行相关试验，最终确定最佳的击实温度和击实次数。

（1）击实温度分别取110℃、130℃、150℃、170℃，以双面击实75次为基准，进行马歇尔击实试验。试验结果见表1。

表1 马歇尔稳定度

由表1 可知，当温度在110～150℃时，马歇尔稳定度随着温度的升高而不断增加，但到170℃时，马歇尔稳定度减小，故确定150℃为最佳击实温度。

（2） 分 别 采 用50、60、70、80、90、100、110的击实次数，进行马歇尔试验，测定马歇尔稳定度的值。试验结果见表2。

表2 马歇尔稳定度随击实次数变化规律

由表2 可知，当击实次数为50～100 次时，稳定度随着击实次数的增加而增加，90次和100次的马歇尔稳定度一致，当击实次数为110次时，马歇尔稳定度减小。因此，考虑到经济因素，确定最佳击实次数为90次。

2.2 炭黑剂量

进行锥入度试验，确定炭黑剂量。试验中采用不同的炭黑添加量，进行锥入度试验，根据上述结果，在最佳击实温度150℃、双面击实90次的条件下成型试件，锥体质量为127g。试验结果见表3。

表3 锥入度试验结果

由表3可知，锥入度随着炭黑剂量的增加而降低，当炭黑与沥青的比例为180%时，锥入度为0；当添加比例为230%时，无法成型，马歇尔试件成散料状态，试验不能正常进行。因此，确定炭黑的最佳的添加量为180%。

2.3 抗压回弹模量

在钢桥面铺装中，铺装层的抗压回弹模量对受力有直接影响，故本试验按照《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011)规范的要求，测定不同的炭黑添加剂量对抗压回弹模量的影响。测定结果见表4。

表4 抗压回弹模量试验结果

由表4 可知，当炭黑与沥青的比例为80%～180%时，抗压回弹模量随比例的增加而增加，当比例达到205%时，抗压回弹模量值下降。

2.4 马歇尔稳定度

马歇尔稳定度是评价沥青混合料强度的最基本也是最重要的指标，根据《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011)规范要求，进行马歇尔试验，试验结果见表5。

表5 马歇尔稳定度试验结果

由表5 可知，当炭黑与沥青的比例为80%～180%时，马歇尔稳定度随着炭黑与沥青的比例的增加而增加，当比例达到205%时，马歇尔稳定度值下降。因此，炭黑与沥青的比例为180%时，具有良好的高温稳定性。

3 结语

本文介绍了炭黑的应用及其基本性质，并根据集料的性能，确定使用炭黑N220 进行试验。通过锥入度试验、抗压回弹模量测定试验及马歇尔稳定度试验，最终确定炭黑的最佳剂量为180%，即在沥青混合料中炭黑与沥青的比例为180%时，沥青混合料具有良好的稳定度及抗压回弹模量。

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