高粘度改性瀝青的開發及應用技術

丁 波 劉智昇

1 排水性瀝青路面的概況

隨著我國高速公路的快速發展,交通量的不斷增大,車輛性能的不斷提高,車速的不斷增大,道路安全和環境保護問題越來越受到人們的關注。開級配多孔隙排水性瀝青磨耗層OGFC是一種孔隙連通的開級配瀝青混合料,為路面范圍內的降水提供了一條快速排出路面范圍的通道,降水通過磨耗層垂直到達不透水的下臥層,然后從側向排出路面邊緣,不產生濺水和水霧,同時大幅度降低路面噪聲。但是由于該種混合料的孔隙率大,故其在強度和疲勞耐久性方面不如密級配的混合料;并且由于降水被允許直接進入路面內部從側向排出路面,故混合料內部長時間遭受雨水侵蝕,這樣對混合料抗水損害的能力必然有更高的要求。所以如何在保證排水性瀝青路面功能的前提下,保證其強度和耐久性是該種混合料設計的關鍵所在。影響排水性瀝青混合料路用性能的因素很多,例如混合料的級配組成,礦料的性能,瀝青的性質和瀝青用量等。試驗研究表明在相同級配和瀝青用量的前提下,瀝青的性質對排水性瀝青混合料的路用性能有較大影響。開發和選用適合排水性瀝青混合料的瀝青尤為重要。開級配多空隙排水型瀝青路面用瀝青應具有的主要特征見表1。

表1 開級配多空隙排水型瀝青路面用瀝青應具有的主要特征

2 用于OGFC的高粘度改性瀝青

瀝青的粘滯性(粘性)是瀝青技術性質中與瀝青混合料路用性能結合最緊密的一種技術性質。OGFC是典型的開級配混合料,粗集料的含量高達70%以上,混合料中粗集料形成骨架結構的同時缺乏細集料的填充。因此,如果采用普通瀝青,則難以對粗集料骨架結構產生足夠的限制約束作用,混合料的各項力學性能就難以滿足要求,所以對于OGFC類開級配的排水性瀝青路面應該采用高粘度的改性瀝青改善混合料的力學性能。同時由于OGFC的孔隙率很大,瀝青與空氣的接觸面積大,對于瀝青混合料的耐久性能瀝青的貢獻非常大,故我們應該選用抗老化性能好的改性瀝青改善混合料的耐久性,提高混合料的耐久性能,而且由于OGFC的排水功能,使它必然長時間經受水的侵害,故對混合料抗水損害的能力有更高的要求。同時OGFC的空隙率大對瀝青的溫感性十分重要,這樣才能在溫度發生較大變化時對粗集料骨架結構產生足夠的約束和限制。大量的試驗研究表明瀝青60℃粘度是影響排水性瀝青混合料路用性能的關鍵指標;隨著瀝青60℃粘度的提高,排水性瀝青混合料的抗壓強度,劈裂強度,抗彎拉強度明顯增大,高溫穩定性,水穩定性和低溫性能顯著提高;同時瀝青60℃粘度是影響排水性瀝青混合料耐久性的關鍵因素。所以應選用高粘度改性瀝青作為排水性瀝青混合料的粘結料。高粘度改性瀝青的技術要求見表2。

表2 高粘度改性瀝青的技術指標

高粘度改性瀝青具有一般不可比擬的性能,60℃時具有非常高的絕對粘度,抗流動性特強;同時高溫粘度只輕微增加,能確保施工的和易性。高粘度改性瀝青還具有良好的粘韌性和低溫性能,對骨料有很強的握裹力及抵抗低溫開裂的能力,除可應用于排水降噪路面,還可廣泛應用于鋼橋面,寒冷區域路面以及SMA路面。

3 高粘度改性瀝青研發關鍵技術

1)研制高性能的改性瀝青,須加入較大量(8%～12%)的改性劑,如何保證這些改性劑能與瀝青形成穩定的體系,能長時間發揮作用而不致于離析使改性瀝青品質降低;2)選擇何種化合物作為輔助提高性能的穩定劑,研究其反應機理,在保證改性瀝青高性能的前提下,降低其成本;3)高性能改性瀝青的反應共混工藝過程的控制;4)對我們現有的改性瀝青設備進行改進,使其適應高性能改性瀝青的生產。

河南許昌廣蒞有限公司自主研發生產的高粘度改性瀝青完全滿足歐美、日本等同類型改性瀝青的技術,可完全實現高粘度改性瀝青系列化、產品化。國產化的開發與生產,促進高粘度改性瀝青技術的推廣應用及我國改性瀝青技術標準的完善,填補國內高品質高粘度改性瀝青技術的空白,排水性路面在我國的大面積推廣,有效提高道路行車安全,利于環境保護,改善居住環境。

4 高粘度改性瀝青工程應用

2009年10月,鋪筑了第一條OGFC試驗路,試驗路采用河南許昌廣蒞有限公司開發的高粘度改性瀝青。試驗路瀝青混合料檢驗指標見表3。

表3 OGFC試驗路瀝青混合料檢驗指標

對試驗路OGFC混合料的性能檢驗表明采用路翔高粘度改性瀝青的OGFC混合料充分滿足國家規范的各項技術要求,尤其是抗車轍性能有了很大的改善,動穩定度(DS)達到6 300次/mm,具有良好的高溫穩定性。同時根據試驗路路面檢測數據可見試驗路在使用了近一年的時間后保持了良好的各項使用功能。

OGFC是典型的開級配混合料,粗集料的含量高達70%以上,混合料中粗集料形成骨架結構的同時缺乏細集料的填充。因此,如果采用普通瀝青,則難以對粗集料骨架結構產生足夠的限制約束作用,混合料的各項力學性能就難以滿足要求;大量的試驗研究表明瀝青60℃粘度是影響排水性瀝青混合料路用性能的關鍵指標,所以對于OGFC類開級配的排水性瀝青路面應該采用高粘度的改性瀝青改善混合料的力學性能。

[1] 劉林華.改性瀝青的發展及其應用[J].山西建筑,2008,34(24):172-173.