抗车辙剂沥青混合料路用性能试验研究

２０１２年６月　石油沥青ＰＥＴＲＯＬＥＵＭ　ＡＳＰＨＡＬＴ　第２６卷第３期　抗车辙剂沥青混合料路用性能试验研究　胡家波　，时华彬　，梁奉铎　，王林　，　（１．高速公路养护技术交通行业重点实验室，济南２５００３１；２．山东建筑大学，济南２５０１０１；　３．江西煤田地质局普查综合大队．南昌３３０２０１；４．山东鲁桥建设有限公司，济南２５００３１）　摘要：采用Ａ级７Ｏ号、Ａ级７Ｏ号＋抗车辙剂及ＳＢＳ改性沥青作为胶结料拌制沥青混合　料，分别对三种沥青混合料的高温稳定性、抗水损害能力及低温抗裂性能等路用性能进行了　室内试验研究。试验结果表明掺加抗车辙剂的沥青混合料高温稳定性得到很大程度的提高，　抗水损害能力没有显著变化，低温抗裂性略有降低。　关键词：抗车辙剂路用性能改性沥青　随着我国经济建设的快速发展，道路交通量　１试验用原材料　大幅度增加，不仅是高等级公路的交通渠化严　相关研究表明，中面层对路面整个结构层高　重，随着各地工业园区的大力建设，城市主干道　温稳定性的贡献率远远大于其他结构层。提高中　以及部分城市次干道因施工车辆和超载重载车的　面层抗车辙性能可有效改善整体结构的高温稳定　频繁碾压也对路面结构产生了很大的破坏。加上　性　，因此本次试验采用的是高速公路中面层　夏季高温，沥青路面在高温和持续重荷载作用　常用的密级配ＡＣ一２０。级配设计曲线及结果见　下，产生显著的永久变形并累计形成车辙。沥青　图ｌ及表１。沥青胶结料分别采用Ａ级７０号沥　路面车辙的出现将严重影响路面结构的服务能　青、ＳＢＳ改性沥青及Ａ级７Ｏ号沥青＋抗车辙剂；　力，不但直接影响到路面的平整度和行车安全　石料采用石灰岩。　性，而且会进一步诱发其他病害，影响沥青路面　的使用品质和使用寿命。在收费站、弯道以及长　１００　大纵坡路段因紧急刹车、车速慢，导致轮胎接地　９０　＋规范级配ＡＣ一２０　ｊ　＋规范绂配ＡＣ一２０　１＿ｆ＝　８０　＿．．工程级￣ｉｄＡＣ一２０ＩＪ：　时问长等原因，车辙尤为严重。车辙病害已成为　替７０　十＿ｌ＝二程级配Ａｃ＝　Ｏ］三　工程技术人员共同关心和亟待解决的问题…。　．＿．－６Ｏ　｛——确定级配Ｉ　／　蒿５０　ｌ＝！＝丕　ｌ　长期以来，国内外专家学者提出了各种各样　萤４０　的解决措施，其中掺加抗车辙剂已成为有效解决　车辙难题的有效手段之一。类似于水泥混凝土外　’　’　加剂的应用，沥青混合料也通过掺加外加剂的方　式改善混合料的路用性能。欧洲许多国家很重视　筛网，　０。／ｍｍ　采用抗车辙剂技术来改善沥青混合料的抗永久变　形能力。近年来，我国开始对掺加抗车辙剂沥青　图Ｉ　ＡＣ一２０设计级配曲线　混合料的路用性能进行研究。例如：法国的　ＰＲＩ、德国的路孚８０００以及国产的海川车辙王等　产品。抗车辙剂是多种高分子聚合物组成的混合　收稿日期：２０１１一Ｏ６—２７。　物，具有使用方便、存储方便安全、与沥青匹配　作者简介：胡家波。男，山东往平人，助理：亡程师，就职　于山东省交通科学研究所，目前就读山东建筑大学工程硕　性好等优点。　士研究生。Ｅｍａｉｌ：ｈｕｊｉａｂｏｌ９＠１６３．ｃｏｒｎ．　第３期　胡家波等．抗车辙剂沥青混合料路用性能试验研究　１５　车辙性能试验条件最苛刻的试验设备之一。而且　汽车车轮动态荷载的作用，进人路面空隙中的水　汉堡轮辙试验结果与沥青混合料的现场性能具有　不断产生动水压力成真空负压抽吸的反复循环作　良好的相关性，因此能达到汉堡轮辙试验指标要　用，水分逐渐渗入沥青和集料的界面上，使沥青　求的沥青混合料一般都具有优良的路用性能。本　粘附性降低，并逐渐丧失粘结力，沥青膜从石料　次汉堡轮辙试验按照ＡＳＨＴＯ　Ｔ３２４和美国得克萨　表面脱落（剥离），沥青混合料掉粒、松散，继　斯州Ｔｅｘ一２４２一Ｆ的试验方法进行。试验温度　而形成沥青路面的松散、剥落和坑槽等损坏现　５０℃（浸水），碾压２０　０００次　Ｊ。三种混合料　象。　的汉堡轮辙曲线见图３。　沥青混合料在浸水条件下，由于沥青与矿料　的粘附力降低，导致其力学强度降低。因此沥青　混合料的水稳定性最终是由浸水条件下沥青混合　料物理力学性能降低的程度来表征的。目前国内　外应用较多的方法是浸水马歇尔试验、浸水劈裂　强度试验、浸水抗压强度试验、真空饱水冻融后　劈裂强度试验、浸水车辙试验等－６　Ｊ。本次采用　了真空饱水冻融后劈裂强度试验法。具体是在规　定条件下对沥青混合料进行冻融循环，测定沥青　混合料试件在受到水损害前后的劈裂破坏的强度　图３汉堡轮辙试验曲线　比，以评价沥青混合料的水稳定性。试验温度２５　ｃ【＝，加载速率为５０　ｍｍ／ｍｉｎ，试验结果如表３。　从汉堡轮辙试验结果，可以得出与常规车辙　可以看出，添加抗车辙剂后的沥青混和料劈　试验结果一致的结论。再次验证掺加抗车辙剂后　裂强度在冻融前后比基质沥青和ＳＢＳ改性沥青　沥青混合料的高温稳定性得到了很大程度的提　混和料要大，这充分说明了抗车辙剂具有提高混　高。甚至要比采用ＳＢＳ改性沥青的混合料还要　和料强度的优点；同时冻融前后的强度比　有一定程度的提高。　（ＴＳＲ）仍然很高，较Ａ级７０号沥青混和料的水　２．３水稳定性　稳定性有一定提高，且与ＳＢＳ改性沥青混合料　水损害是沥青路面的主要病害之一。所谓水　的水稳定性效果相当。可以认为，抗车辙剂对改　损害是沥青路面在水和冻融循环的作用下，由于　善沥青混和料的水稳定性起到了一定的作用。　表３三种混合料冻融试验结果　２．４低温抗裂性能　类型及沥青混合料的均匀性。　沥青路面的低温缩裂不但在国外，而且在国　国内外用于研究沥青混合料低温抗裂性能的　内特别是北方地区是十分普遍和严重的，它的产　试验方法有多种，主要包括：间接拉伸试验、直　生不仅破坏了路面的连续性、整体性及美观，而　接拉伸试验、弯曲拉伸蠕变试验、收缩系数试　且会从裂缝中不断渗入水分使基层甚至路基软　验、应力松弛试验以及弯曲破坏试验。本研究采　化，导致路面承载力下降，加速路面破坏。沥青　用弯曲破坏试验评价沥青混合料的低温抗裂性。　混合料的低温变形能力在很大程度上取决于沥青　试验结果如表４。可以看出，添加抗撤剂后沥青　材料的低温性质、沥青与矿料的粘结强度、级配　混和料的最大弯拉应变较小，其低温性能不及基　１６　石　油　沥　青　２０１２年第２６卷　质沥青和ＳＢＳ改性沥青混和料；这是由于掺加　ｅ）低温抗裂性，ＳＢＳ改性沥青的混合料最　抗车辙剂后胶结料的粘度增大导致了沥青混合料　的韧性降低，这一点从掺加抗车辙剂混合料的弯　曲劲度模量较之其他两混合料的都要高得到验　证。　好，Ａ级７Ｏ号的次之，掺加抗车辙剂后混合料　的低温抗裂性能略有降低。　参考文献　表４低温弯曲试验结果　［１］汪勇．抗车辙在沥青路面中的应用研究［Ｊ］．城　市道桥与防洪：成果与应用，２０１０，５—１７８．　［２］杨军，崔娟，万军，等．基于结构层贡献率的沥青　路面抗车辙措施［Ｊ］．东南大学学报（自然科学　版），２００７，（３７）２：３５０—３５４．　３结论　［３］陈拴发，陈华鑫，郑木莲．沥青混合料的设计与施　工［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００６．　［４　１　ＪＴＪ０５—２０００，公路工程沥青及沥青混合料试验规程　［ｓ］．　［５］Ｔｅｘ一２４２一Ｆ，德克萨斯州汉堡轮辙试验规范．　ａ）掺加抗车辙剂后的沥青｝昆合料高温稳定　性有了显著提高，与不掺加抗车辙剂的沥青混合　料相比，动稳定度提高了两倍，相比ＳＢＳ改性　沥青混合料的动稳定度提高了２０％多。　ｂ）掺加抗车辙剂与使用ＳＢＳ改性沥青对沥　青混合料的水稳定性的影响不是很明显。　［６］范永年．基于ＡＰＡ的三种沥青混合料水稳定试验研　究［Ｊ］．公路与汽车，２０１０，（１３６）：８１—３８．　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｐａｖｅｍｅｎｔ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ａｓｐｈａｌｔ　Ｍｉｘｔｕｒｅ　Ｍｉｘｅｄ、　ｔｈ　Ａｎｔｉ—Ｒｕｔｔｉｎｇ　Ａｇｅｎｔ　Ｈｕ　Ｊｉａｂｏ　，Ｓｈｉ　Ｈｕａｂｉｎ　，Ｌｉａｎｇ　Ｆｅｎｇｄｕｏ　，Ｗａｎｇ　ｌｉｎ　’　（１．Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒ　Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｊｉｎａｎ　２５００３１；　２．Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｊｉａｎｚｈｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ　２５０１０１；　・　３．Ｃｏａｌｉｅｌｆｄ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　Ｔｅａｍ　ｏｆＪｉａｎｇｘｉ，Ｎａｎｃｈａｎｇ　３３０２０１；　４．Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｌｕｑｉａｏ　Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ＣＯ．Ｌｔｄ．，Ｊｉｎａｎ　２５００３　１）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ　ｇｒａｄｅ　Ａ　７０　ａｓｐｈａｌｔ，ＳＢＳ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ　ａｎｄ　ａｎｔｉ—ｒｕｔｔｉｎｇ　ａｇｅｎｔ，ａ　ｓｅｒｉｅｓ　ｏｆ　ｍｉｘｔｕｒｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　Ｏ１３　ｔｏ　ｅｖａ］ｕａｔｅ　ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ａｎｔｉ—ｒｕｔｔｉｎｇ　ａｇｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅｓ　ｗｅｒｅ　ｔｅｓｔｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｄａｍａｇｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｌｏｗ　ｔｅｒｎ—　ｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｒａｃｋ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｄｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｎｔｉ—ｒｕｔｔｉｎｇ　ａｇｅｎｔ　ｃｏｕｌｄ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ａｓｐｈａｌｔ　ｍｉｘｔｕｒｅ，ｂｕｔ　ｈａｄ　ａ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｒａｃｋ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｎｔｉ—ｒｕｔｔｉｎｇ　ａｇｅｎｔ；ｐａｖｅｍｅｎｔ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ａｓｐｈａｌｔ