不同高模量剂沥青混合料路用性能对比分析

龚云峰

（营口市交通运输综合行政执法队， 辽宁 营口 115000）

高模量沥青混合料一般是指模量高于改性沥青混合料的特种沥青混合料。目前高模量沥青混合料主要是在混合料拌和过程中掺加高模量剂以达到提高沥青混合料模量的作用。混合料模量的提高，增强了路面的抗车辙能力和抗疲劳能力，延长路面的使用寿命，一般情况，高模量沥青混合料多用于重载交通、高温地区、长大纵坡路段以及机场道面，主要解决路面强度不足，沥青混合料高温性能不良造成的车辙等变形类病害［1］。

目前市场上高模量剂作用机理尚不十分明确，产品质量也良莠不齐，部分高模量剂单纯追求提高沥青混合料的抗车辙性能，难以兼顾低温抗裂性能，这在冬寒地区是尤不可取的。为此，在对比分析中选取了3种常用的高模量添加剂，比较分析高模量沥青混合料和不添加高模量剂的普通沥青混合料高温性能、低温性能、水稳定性的性能差异。

1 试验方案

（1）沥青采用盘锦A级90号基质沥青。混合料所用集料采用石灰岩碎石，填料采用石灰岩矿粉。沥青及粗细集料、矿粉的性能符合规范的技术要求。

（2）矿料按《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004中AC-20C型中粒式密级配沥青混合料矿料级配进行设计。混合料的目标空隙率取4.0%。

（3）采用3种高模量剂进行试验，同时进行一种不掺加高模量剂的混合料进行对比分析。各沥青混合料编号为高模量剂A、高模量剂B、高模量剂C、不添加高模量剂。各种混合料空隙率控制值约4.0%，按照每种混合料最佳油石比进行试件成型，并进行相应动稳定度（车辙）、残留稳定度、冻融劈裂抗拉强度比、低温弯曲试验；

（4）掺加高模量剂的混合料，高模量掺量按沥青混合料总质量的0.4%进行控制。

2 试验过程

2.1 矿料级配

通过水筛法，对各矿料的组成进行检测。同时通过合成、分析、对比，确定各矿料掺配比例，掺配后混合料颗粒级配如表1所示。

2.2 沥青混合料的拌和及试件成型

高模量剂与矿料拌和温度185℃～190℃，拌和时间120S；马歇尔试件尺寸（残留稳定度、冻融劈裂试验）为φ101.6mm×63.5mm。车辙试件尺寸为300mm×300mm×50mm，弯曲试样尺寸为250mm×30mm×35mm，三点弯曲试验方法［2］。

2.3 最佳油石比的确定

按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011中的相关试验方法，各种沥青混合料选取3.5%、4.0%、4.5%、5.0%、5.5%五种不同油石比，对各组混合料进行马歇尔试验。分别测试其稳定度及混合料体积指标，参照《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中密级配沥青混合料配合比设计方法，按测试结果确定出各沥青混合料配合比的最佳油石比［3］。

各组沥青混合料的最佳油石比马歇尔指标测试结果如表2所示。

表2 各组混合料测试结果

3 性能测试结果

沥青混合料的路用性能主要用高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性能来评价。一般情况下，高温稳定性采用车辙动稳定性试验结果来评价，水稳定性采用残留稳定度和冻融劈裂抗拉强度比试验结果来评价，低温抗裂性能采用低温弯曲试验结果来评价。按照最佳沥青用量标准，各组混合料的路用性能试验结果如表3所示。

表3 各组混合料路用性能检测结果

4 性能对比分析

4.1 最佳油石比的影响

一定前提下，高模量剂的添加会增加沥青混合料的最佳沥青用量。最佳沥青用量（油石比）较普通沥青混合料最佳沥青用量（油石比）增大0.1%～0.3%之间。沥青用量的增加虽然会增加沥青混合料的成本，但高模量剂的增加会显著提高沥青混合料的路用性能，对路面的长期性能会有明显提高效果。

4.2 沥青混合料体积指标的影响

高模量剂的添加会提高沥青混合料的毛体积密度和稳定度。高模量剂对矿料间隙率、饱和度和流值的影响不规律。

4.3 路用性能的影响

通过试验结果可以看出，高模量剂的添加，对沥青混合料的各项性能都产生了一定的影响，但影响的程度是有差异的。

（1）高温稳定性

沥青混合料动稳定度简单来说是指沥青混合料在高温条件下承受破坏荷载能力。动稳定度越大说明沥青混合料高温稳定性越好。从测试结果很容易看出，三种添加了高模量剂的混合料动稳定较不添加高模量剂的混合料动稳定度测试结果有了明显的提高，高模量剂可以提高沥青混合料的动稳定度3.8倍以上。受测试条件影响，我们不认为高模量剂B的动稳定度明显高于高模量剂C，认为二者动稳定度均大于6000次/mm。

（2）水稳定性

沥青混合料残留稳定度和冻融劈裂强度比表征沥青混合料的水稳定性。残留稳定度和冻融劈裂强度比越高说明混合料抗水毁的能力越强。从试验结果可以看出，不同高模量剂对提高的混合料残留稳定度差异明显。高模量剂A提高混合料的残留稳定度的能力较突出，高模量剂B与高模量剂C提高的表现不突出。高模量剂对混合料冻融劈裂抗拉强度比影响不明显，高模量剂A和高模量剂B的冻融劈裂抗拉强度比稍有提高，但高模量剂C较不添加高模量剂的混合料数值还有所下降。

（3）低温抗裂性能

沥青混合料的低温抗裂性能一般情况用低温弯曲试验结果来评价。破坏时最大弯拉应变值越高说明低温抗裂性能越好。从测试结果看，高模量剂提高了沥青混合料的低温抗裂性能。对比动稳定数据，也可以得到高模量剂提高的动稳定度的能力越大，提高低温性能的能力越小。

5 结论

各高模量剂对沥青混合料的作用机理不尽相同，同时受高模量剂原材料的材质与品质的影响，高模量剂对沥青混合料路用性能影响也会表现出一定的差异。通过试验结果的比较分析，可得出以下结论：

（1）高模量剂的添加会提高沥青混合料的最佳油石比数值。同时也会提高试件的毛体积密度和稳定度。高模量剂对矿料间隙率、饱和度和流值的影响不规律。

（2）高模量剂能有效提高混合料的动稳定度、残留稳定度及低温弯曲性能。但对水稳定性影响不明显。