LDT-1型抗車轍劑在不同摻量下的路用性能研究與應用

曾志丹

（廣東協(xié)立工程咨詢監(jiān)理有限公司）

0 概述

隨著經(jīng)濟、技術水平的發(fā)展，交通量的需求增大，車輛自身所載量相較之前也有了很大的提升，但是卻面臨一個問題：車輛易發(fā)生超載重載的現(xiàn)象，道路有渠化現(xiàn)象。在一些高溫且交通負荷大、車流量多且縱坡路段多的地方，車轍問題明顯，該問題直接影響了行車安全，路面行車舒適度較低還影響到了路面的建設以及后期養(yǎng)護等工作。

從產(chǎn)生原因來看，車轍可以分為兩類，一類是可通過提升施工質(zhì)量、增強路面基層強度來解決問題的結(jié)構(gòu)性車轍，另一類是瀝青面層結(jié)構(gòu)強度較低而引起的流動性車轍，其可以通過摻入纖維聚合物、改善級配方案或者利用其它性能的瀝青解決該問題[2-3]。

如今已有摻配各種外加劑、利用改性瀝青以及SMA結(jié)構(gòu)設計的方式解決上述問題，但是利用外加劑或者SMA結(jié)構(gòu)會增加工程成本，且效果不佳；如果利用改性瀝青，雖然能達到較好的效果，但是其不利于運輸、儲存，容易發(fā)生離析現(xiàn)象。國內(nèi)外為了提高抗車轍性，在瀝青混合料中專門加入了抗車轍改性劑，從而讓瀝青混合料在高溫中仍然具有穩(wěn)定性。從效果上來看，不僅便利施工且成本較低[1]。

1 室內(nèi)試驗

1.1 試驗材料

⑴抗車轍劑：多種聚合物可以復合成LDT-1型抗車轍劑，一般需要將0.3%～0.5%的抗車轍劑加入瀝青混合料中。

⑵瀝青：為重交AH-70瀝青。

⑶集料：粗集料和細集料均選用石灰?guī)r碎石，礦物填料則用石灰?guī)r磨好的石粉。

1.2 試驗方案

在目標要求下配備LDT-1型抗車轍劑瀝青混合料試件，按照0%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、5%的劑量加入LDT-1型抗車轍劑，油石比在5.1%時效果最好，之后在規(guī)范標準的指引下對上述混合料進行如下實驗：車轍、低溫彎曲、浸水馬歇爾實驗。

2 室內(nèi)試驗結(jié)果分析

2.1 LDT-1抗車轍劑摻入量對高溫穩(wěn)定性的影響

車轍實驗利用輪碾法制備試件，設置在60℃、0.7MPa的條件下，在車轍試驗儀的作用下檢驗試件的變形量，動穩(wěn)定度利用變形量計算得知，圖1為試驗結(jié)果。

圖1 車轍試驗結(jié)果

結(jié)果表明，在普通瀝青混合料中加入LDT-1型抗車轍劑可以增加瀝青的動穩(wěn)定度。如果LDT-1型抗車轍劑的摻入量是0%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、5%，那么瀝青混合料的動穩(wěn)定度是1358次/mm、4832次/mm、6785次/mm、7853次/mm、8567次/mm、8871次/mm，且隨著摻入量的增大，動穩(wěn)定度增大。從圖1可以看出，摻入量從0%到0.35%時，動穩(wěn)定度相差了5倍。此時的瀝青混合料即使在高溫情況下也比較穩(wěn)定，抗車轍性增強。在抗車轍劑達到0.45%～0.5%后，隨著摻入量的增大，由于在瀝青混合料中的抗車轍劑自身的密度以及分布形態(tài)逐漸平衡，動穩(wěn)定度也隨之增加，但是程度逐漸趨于平緩。

2.2 LDT-1抗車轍劑摻入量對低溫穩(wěn)定性的影響

小梁彎曲試驗利用MTS試驗設備進行，且將溫度設置在15℃、加載速率設置為50mm/min，圖2為試驗結(jié)果。

圖2 小梁彎曲試驗結(jié)果

結(jié)果表明，在普通瀝青混合料中加入LDT-1型抗車轍劑可以增加瀝青的低溫穩(wěn)定性。如果LDT-1型抗車轍劑的摻入量是0.35%，破壞應變是2886（為微應變），沒有摻入抗車轍劑的破壞應變是2465，相比較大概有17.1%的提升。該摻入量下，瀝青混合料滿足其在低溫下破壞應變不低于2500的規(guī)范要求。當摻入量超過0.35%之后，雖然低溫穩(wěn)定性還在增強，但是趨勢緩慢。當摻入量超過0.4%時，破壞應變不再增強，反而呈現(xiàn)降低的趨勢。從實驗結(jié)果可以得出，為了增強瀝青混合料的低溫穩(wěn)定性，最佳摻入量宜保持在0.35%。

2.3 LDT-1抗車轍劑對水穩(wěn)定性的影響

水穩(wěn)定性能的測定利用浸水馬歇爾試驗的方式進行，評測用殘留穩(wěn)定度作為指標，表1為試驗結(jié)果。結(jié)果表明，在普通瀝青混合料中加入LDT-1型抗車轍劑，殘留穩(wěn)定度先增大后減小。如果將摻入量設置在0.35%時，相對應的殘留穩(wěn)定度為93.4%，相較于摻入量為0%的情況，大約增加了11.2%，且此時殘留穩(wěn)定度最大。從實驗結(jié)果可以得出，為了增強瀝青混合料的水穩(wěn)定性能，最佳摻入量宜保持在0.35%。

2.4 LDT-1抗車轍劑改性機理分析

⑴增大集料的粘結(jié)性能：在拌和集料和LDT-1抗車轍劑時，后者會粘附在前者上，從而集料粘結(jié)性能會增強。

⑵對瀝青進行改性：拌和時，LDT-1抗車轍劑會出現(xiàn)溶解現(xiàn)象，同時瀝青自身的軟化溫度以及瀝青粘度會在兩者的膠結(jié)下逐漸提升。

⑶加筋及增強韌性的作用：將LDT-1復合聚合物型抗車轍劑加入到瀝青混合料后，在加熱過程中該抗車轍劑會出現(xiàn)軟化，此時聚合物內(nèi)部的微結(jié)晶區(qū)變成塑料纖維，不僅可以增強瀝青混合料的整體性能，而且混合料自身的韌性變得極強，同時瀝青混合料的滲透性能大大降低。

3 工程應用

3.1 工程概況

在某新建公路上進行LDT-1型抗車轍瀝青混合料的研究，該公路為二級公路，路面結(jié)構(gòu)為摻入了0.35%的LDT-1型抗車轍瀝青混合料的瀝青路面，長大縱坡段在K231+120～K231+650處，其余所用到的材料和材料配比與室內(nèi)試驗相同。

3.2 施工要點

⑴拌和：此過程中瀝青和集料自身的溫度會有所提升，瀝青會升高160%～170%、集料會升高190%～200%，該過程要保證出料溫度＞175℃。拌和利用大型機械設備，將集料、基質(zhì)瀝青和抗車轍劑、礦粉依次加入拌和設備中，保證集料有15s的干拌時間，瀝青混合料濕拌時間＞25s。

⑵攤鋪：LDT-1抗車轍劑自身容易受到溫度的影響，所以在運輸?shù)倪^程中做好保溫工作。攤鋪過程讓2臺攤鋪機以2.5m/min的速度勻速進行，保持連貫，不能掉頭或者停頓，將溫度維持在160～170℃。

⑶碾壓：該過程中要求將初壓溫度維持在150～160℃，最終的終壓溫度保持在90～100℃。

3.3 檢測及評價

將LDT-1抗車轍劑瀝青混合料拌和好之后，可以進一步準備試件完成后續(xù)的試驗。通過檢測得知，LDT-1抗車轍劑瀝青混合料自身的動穩(wěn)定次數(shù)、低溫破壞應變以及殘留穩(wěn)定度分別為6795次/mm、2892uε、93.5%，該試驗結(jié)果相較于室內(nèi)試驗結(jié)果效果更加明顯，所達到的數(shù)據(jù)遠超過設計要求。碾壓好K231+120～K231+650段路面后，檢測路面的滲水系數(shù)以及彎沉代表值，結(jié)果分別是28ml/min、0.154mm，相較于設計要求，分別偏小120ml/min、0.181mm。路面鋪筑好之后，路面不存在搓板、裂縫或者泛油等不良現(xiàn)象。

該路面在高溫天氣以及多種多樣的行車環(huán)境下使用三年之后，再次對K231+120～K231+650段長大縱坡路段進行觀測，并得出如下結(jié)論：利用LDT-1抗車轍劑瀝青混合料制成的瀝青路面，路面結(jié)構(gòu)良好，路面平整且無裂縫產(chǎn)生。

4 結(jié)論

⑴將LDT-1抗車轍劑加入瀝青混合料之后，該材料自身的性能有了很大的改變，不僅提升了抗車轍能力，而且在高溫下變得更加穩(wěn)定，該混合料可以適應高溫以及長大縱坡路面的多種考驗。

⑵加入LDT-1抗車轍劑之后，該混合料自身的水穩(wěn)定性有了大幅提升。通過對試驗結(jié)果的分析，考慮到成本和效益問題，LDT-1抗車轍劑的最佳摻入量是0.35%。

⑶LDT-1抗車轍劑容易受到溫度的影響，所以不管在拌合、攤鋪還是在碾壓過程中都要注意溫度的影響。

⑷LDT-1抗車轍劑自身具有施工簡單、工藝簡易的優(yōu)點，而且摻入量較小也能獲得良好的效果。

⑸LDT-1抗車轍劑瀝青混合料的路用性能需要通過后期的持續(xù)監(jiān)測得到最終的結(jié)果。