不同添加劑對瀝青及其混合料性能的影響研究

梁好章

摘要：隨著社會經濟的快速發展，我國已進入高速公路養護的關鍵時期，因此，瀝青及其混合料的使用性能顯得極為重要。文章通過采用P-1（復合增效劑）、P-2和P-3三種低熔點聚烯烴材料對殼牌70#基質瀝青進行改性（三種添加劑摻量為瀝青質量的2%），通過試驗進行低熔點聚烯烴改性瀝青的性能檢測，分析數據判定最優添加劑并對其進行系統試驗，測試其不同摻量條件下的軟化點、135 ℃動力黏度和彈性恢復性能，并研究三種添加劑的超薄鋪裝瀝青混合料性能。研究內容及結果可用于指導高速公路瀝青路面材料組成設計，同時可為瀝青路面養護設計提供技術指導。

關鍵詞：高速公路;瀝青;混合料;添加劑

0 引言

近年來，我國高速公路早期損害嚴重，路面車轍、坑槽、松散和擁包等病害層出不窮。究其原因主要是車輛超載、外界環境作用引起的道路結構穩定性不足，這使得高速路面養護周期縮短，養護成本提高，維修期高速公路通行能力減弱。因此，延長高速公路瀝青路面使用壽命迫在眉睫[1-3]。

目前，國內外學者關于不同添加劑對瀝青及混合料性能影響的研究頗多，取得了豐碩的研究成果。陳志一等主要介紹了Aspha-Min，Evotherm、Sasobit三種不同添加劑對溫拌瀝青混合料施工使用過程中的影響，并通過試驗數據判定哪種添加劑可以使瀝青及其混合料性能最優[4];馮鋼主要介紹了一些市場上已開發研究出的三種添加劑，并對它們的性能進行了試驗研究，研究表明，瀝青混合料中在摻入這些添加劑后，能夠減小熱拌瀝青混合料的壓實及拌和溫度，同時具備不損壞路面性能的優勢[5];張美坤等通過進行不同材料的破壞試驗，對試驗數據進行處理分析得到應力-應變曲線并求取應變能，通過對約束溫度的應力試驗結果及彎曲應變能兩個指標來評定瀝青低溫性能的規律[6];伍鐵強等通過開展室內性能試驗研究，分析添加劑（溫拌劑、再生劑）對高摻量廠拌熱再生瀝青混合料路用性能的變化規律，總結各類添加劑對不同RAP摻量的廠拌再生瀝青混合料各項性能的影響規律[7]。

本文依托廣西某路面中修工程，現場路面養護施工過程中可知密級配超薄鋪裝Upave10對瀝青膠結料有135 ℃黏度低、60 ℃黏度高、彈性恢復性能好等三項技術要求，在混合料中主要添加復合增效劑提高路面車轍、水損害性能，同時實現溫拌施工。采用增加SBS改性劑用量的方式，必然增大改性瀝青135 ℃黏度。低熔點聚烯烴材料可以達到135 ℃黏度低、60 ℃黏度高的效果，因此項目組采用P-1（復合增效劑）、P-2和P-3三種低熔點聚烯烴材料對殼牌70#基質瀝青進行改性，三種添加劑摻量為瀝青質量的2%，測試不同摻量條件下的軟化點、135 ℃動力黏度和彈性恢復性能。

1 試驗原材料

1.1 RAP

RAP為銑刨機銑刨該項目瀝青混凝土路面得到的舊瀝青混合料，銑刨不同瀝青路面結構層得到不同粒徑的RAP，本次研究采用維特根2 000、2 100型銑刨機對高速路面的中、下面層進行銑刨，一次性銑刨厚度為12 cm。將銑刨得到的RAP進行篩分，生產成0～8 mm、8～15 mm、15～25 mm三檔RAP，在料倉中分開存儲。

此次瀝青混合料級配按貝雷法進行設計。貝雷法設計有利于集料逐級填充，形成密實結構。RAP篩分有原樣篩分和抽提篩分兩種方式，抽提篩分即將原樣中的瀝青清除，將集料分離出來后再進行篩分，[JP4]試驗表明，瀝青混合料按照RAP抽提篩分來調整級配比較合理，本次研究用瀝青混合料設計級配如表1所示，合成級配皆處于規范要求的瀝青混合料級配范圍以內。

1.2 補充集料

考慮到對象高速是特重交通，在進行瀝青混合料級配設計時，考慮RAP真實的礦料級配，在混合料中添加了20%的10～20 mm與5～10 mm石灰石碎石，其石料壓碎值、洛杉磯磨耗值、針片狀百分率、吸水率等指標需達粗集料技術要求。

1.3 填料

選擇水泥和礦粉作為填料。水泥采用初凝時間3～4 h、終凝時間6 h以上的普通硅酸鹽散裝水泥。水泥應疏松、干燥、無聚團、無結塊與受潮變質[4]。水泥質量應滿足相應技術標準。礦粉采用石灰石等憎水性石料經磨細得到，礦粉應干燥、潔凈。礦粉的質量應滿足相應技術標準。

1.4 添加劑

本試驗所使用添加劑為P-1（復合增效劑）、P-2和P-3三種低熔點聚烯烴材料對殼牌70#基質瀝青進行改性。

2 試驗過程及數據分析

將低熔點聚烯烴加入到140 ℃～150 ℃的基質瀝青中，在150 ℃條件下采用3 000～4 000 r/min的轉速攪拌60 min，然后進行低熔點聚烯烴改性瀝青的性能檢測。試驗結果如表2所示。

從表2可以看出，相對于70#基質瀝青，三種改性瀝青的針入度降低，軟化點提高，60 ℃動力黏度提高。其中，P-1改性瀝青的60 ℃動力黏度提高幅度最為顯著。因此，對P-1改性瀝青進行了系統的試驗，測試了不同摻量條件下的軟化點、135 ℃動力黏度和彈性恢復性能。試驗結果如表3所示。

從表3可以看出，增加P-1的摻量，瀝青的軟化點顯著提高，135 ℃動力黏度略有提高，彈性恢復指標也有大幅度的提升。但是彈性恢復指標與SBS改性瀝青55%～75%的指標相比，仍然具有較大的差異，單一地采用聚烯烴對基質瀝青進行改性難以達到較好的效果。因此采用P-1與SBS改性瀝青進行復配，進一步研究改性瀝青的復配技術。采用P-1對PG70的SBS改性瀝青進行復合改性，將SBS改性瀝青加熱到160 ℃～170 ℃，攪拌20 min，然后加入P-1，在150 ℃～160 ℃剪切20 min，然后進行性能測試。對P-1的0%、2.5%、3.5%和4.5%的摻量進行了性能測試。測試結果如表4所示。