不同抗车辙剂对基质沥青改性作用对比

张晓燕

（山西省交通科技研发有限公司，山西 太原 030032）

现阶段我国高等级公路上面层和中面层普遍使用改性沥青混合料[1]。其中抗车辙剂作为新型道路外掺改性剂，得到广泛应用。抗车辙剂在沥青混合料中，主要通过与集料嵌挤、增黏、拉丝、沥青改性、填充、弹性恢复等作用综合提高沥青混合料高温抗车辙性能[2-3]。然而在应用过程中抗车辙剂是否对基质沥青起到相应改性作用，众多厂家对产品的宣传与实际作用效果不尽切实[4]。

为了解不同抗车辙剂的作用效果及机理，陈宏强研究了PR 和RA 两种抗车辙剂在不同掺量下对沥青混合料改性效果的影响，并与基质沥青混合料进行比较[5]；杨益民等研究发现高温拌合时抗车辙剂可以对沥青和沥青混合料双重改性，达到提升高温性能的目的[6]；郑乃涛等通过微观扫描电镜对不同类型改性剂与基质沥青相容性进行了研究，得到可以很好与基质沥青相容的改性剂[7]。国内研究人员主要对抗车辙剂对沥青混合料的性能提升及作用方式做了大量研究，而抗车辙剂对基质沥青改性作用的研究甚少。

本文按照工程应用的添加量，称取一定质量的抗车辙剂加入到预热的基质沥青中，在一定温度下搅拌一段时间。过滤掉未熔抗车辙剂，进行剩余沥青的三大指标试验，与基质沥青进行性能对比，比较各抗车辙剂对基质沥青改性的效果，得出结论。

1 试验部分

1.1 试验原材料和设备

基质沥青为中海镇江70 号A 级石油沥青，各项指标均满足JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》的要求[8]。

抗车辙剂采用两种品牌的样品，分别为P1 和P2。抗车辙剂P1 软化点168.5 ℃，熔体质量流动速率（190 ℃，2.16 kg）为 0.69 g/10 min；抗车辙剂 P2软化点 151.7 ℃，熔体质量流动速率（190 ℃，2.16 kg）为 4.38 g/10 min。

设备采用上海昌吉地质仪器有限公司生产的SYD-2806I 型沥青软化点试验器、SYD-2801I 型全自动沥青针入度试验器、SYD-4508G 型沥青延伸度测定仪。

1.2 试验方案

a）按照实体工程应用添加量，抗车辙剂为沥青混合料质量的0.4%，沥青含量为4.3%，计算得抗车辙剂占沥青质量的9.3%。

b）分别称取占沥青质量9.3%的抗车辙剂P1 和P2，加入到预热的基质沥青中，观察温度并调节加热功率，分别在 160 ℃～170 ℃、170 ℃～180 ℃下持续均匀搅拌30 min。过滤掉未熔的颗粒块状抗车辙剂，进行剩余沥青的25 ℃针入度、软化点、10 ℃和15 ℃延度三大指标试验，与基质沥青进行性能对比。

c）同时为消除基质沥青在高温条件下自身的轻微老化现象对本试验的影响，进行未掺加抗车辙剂的空白对照试验。

2 试验结果与分析

2.1 试验结果

抗车辙剂对基质沥青三大指标影响试验数据见表1。

表1 抗车辙剂对基质沥青三大指标影响试验数据

2.2 抗车辙剂对基质沥青25 ℃针入度的影响

抗车辙剂对基质沥青25 ℃针入度的影响见图1。

图1 抗车辙剂对基质沥青25 ℃针入度的影响

试验结果表明：在160 ℃～180 ℃的高温下搅拌半个小时，空白试验和掺入抗车辙剂基质沥青的25 ℃针入度均发生下降趋势。随着温度的提高，下降程度越大。空白基质沥青在高温下轻质组分的挥发自身会变稠变硬，针入度下降了0.8～1.2 mm，但仍然满足70 号沥青25 ℃针入度大于60（0.1 mm）的技术要求[9]。

对照同等条件下空白基质沥青，抗车辙剂P1针入度在 160 ℃～170 ℃和 170 ℃～180 ℃下降了16.0%和17.1%，抗车辙剂P2 下降了 32.0%和37.5%。抗车辙剂P2 的改性程度更大。主要是由于抗车辙剂P2 具有较低的软化点和较高的熔体质量流动速率，在均匀搅拌过程中，抗车辙剂P2 比P1更容易熔解或溶胀在沥青中，对沥青起到改性作用。

2.3 抗车辙剂对基质沥青软化点的影响

沥青的软化点与沥青混合料的高温稳定性有良好的关系。一定情况下，沥青软化点越高，其拌制的沥青混合料高温抗车辙能力越好。抗车辙剂对基质沥青软化点的影响见图2。试验结果表明：同25 ℃针入度结果相反，软化点会出现增大的趋势。随着温度的增加，提高的程度越大。空白基质沥青高温搅拌过程中发生轻微的老化现象，软化点提高了2 ℃～3 ℃。

图2 抗车辙剂对基质沥青软化点的影响

对照同等条件下空白基质沥青，抗车辙剂P1改性后的沥青软化点在160 ℃～170 ℃和170 ℃～180 ℃分别提高了5.14%和5.15%，抗车辙剂P2 提高了7.22%和8.16%。同样说明抗车辙剂P2 的改性程度更好。分析原因主要是抗车辙剂P2 软化点为151.7 ℃，在 160 ℃～180 ℃的高温下，更容易发生软化变形，增加与基质沥青接触的表面积，更好地对基质沥青起到改性作用。因此，该抗车辙剂对基质沥青改性作用后可显著提高沥青的软化点，进而提升沥青混合料高温性能，在夏炎热区和夏热区可充分发挥抗车辙作用。

2.4 抗车辙剂对基质沥青延度的影响

图3 抗车辙剂对基质沥青10 ℃延度的影响

沥青的延度是指外力作用下其承受塑性变形的大小。一定情况下，沥青的延度与沥青混合料的低温抗裂性能有关。抗车辙剂对基质沥青10 ℃延度影响见图3，15 ℃延度见图4。

图4 抗车辙剂对基质沥青15 ℃延度的影响

试验结果表明：在160 ℃～180 ℃的高温下搅拌半个小时，空白试验和掺入抗车辙剂的基质沥青的延度均发生损失。随着温度的提高，下降程度基本趋于平缓。空白基质沥青高温搅拌后15 ℃延度影响不大，仍然大于 100 cm；10 ℃延度下降了 8.9～11.5 cm，但仍然满足70 号A 级沥青大于20.0 cm的技术要求。

掺入抗车辙剂P1 和P2 对基质沥青的延度影响程度几乎一致，基本在50%以上。说明抗车辙剂对基质沥青的改性作用后，对沥青混合料的低温性能有一定程度的损害。因此，抗车辙剂对基质沥青改性作用延度影响较大时，该抗车辙剂不建议用于冬严寒区和冬寒区的面层施工中。

3 结语

a）抗车辙剂对基质沥青有一定的改性作用，改性后基质沥青的25 ℃针入度下降，软化点增大，延度降低。且抗车辙剂P2 改性效果高于P1。主要是由于抗车辙剂P2 比P1 的软化点低且熔体质量流动速率高，在均匀搅拌过程中，抗车辙剂P2 更容易熔解或溶胀在沥青中，对基质沥青起到改性作用。

b）抗车辙剂对沥青改性后，可显著提高沥青的软化点，提升沥青混合料的高温抗车辙性能。

c）抗车辙剂P1 和P2 对沥青改性后，延度损失50%以上，对沥青混合料的低温性能有一定程度的损害，不建议用于冬严寒区和冬寒区的面层施工中。