非胺類抗剝落劑對(duì)瀝青混合料路用性能影響試驗(yàn)研究

唐斌璨

(湖南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410200)

1 試驗(yàn)材料

1.1 瀝青

試驗(yàn)所用的瀝青類型為SBS改性瀝青，通過(guò)加熱90#基質(zhì)瀝青至160～170 ℃后添加SBS改性劑，然后用玻璃棒人工攪拌，讓其進(jìn)行發(fā)育，用剪切機(jī)在6 000 r/min轉(zhuǎn)速下剪切，使其充分溶脹，最后加入一定量的穩(wěn)定劑及相容劑使其穩(wěn)定即可完成試樣制備。按照J(rèn)TG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》的試驗(yàn)方法檢測(cè)SBS改性瀝青技術(shù)指標(biāo)，結(jié)果如表1所示。檢測(cè)結(jié)果均符合JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》要求。

表1 SBS改性瀝青檢測(cè)結(jié)果

1.2 集料

粗集料采用玄武巖碎石，其技術(shù)性能指標(biāo)如表2所示。細(xì)集料采用機(jī)制砂，其技術(shù)性能指標(biāo)如表3所示。礦粉采用石灰石礦粉，其技術(shù)性能指標(biāo)如表4所示。

表2 粗集料技術(shù)性能指標(biāo)

表3 細(xì)集料技術(shù)性能指標(biāo)

表4 礦粉技術(shù)性能指標(biāo)

1.3 瀝青抗剝落劑

瀝青抗剝落劑采用由重慶海木交通技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的AMR非胺類抗剝落劑，可直接加入熱瀝青中、用瀝青泵循環(huán)二次即充分混合，不需專用攪拌器，其性能指標(biāo)如表5所示。

表5 瀝青抗剝落劑主要技術(shù)性能指標(biāo)

2 試驗(yàn)方法

2.1 配合比設(shè)計(jì)

(1)級(jí)配設(shè)計(jì)

配合比的優(yōu)劣在很大程度上決定了瀝青混合料性能好壞。采用瀝青混合料類型為AC-13C，根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定的礦料級(jí)配范圍要求，以及按照最大理論密度線標(biāo)準(zhǔn)級(jí)配和多級(jí)嵌擠密級(jí)配理論進(jìn)行設(shè)計(jì)和調(diào)整，合成計(jì)算得出，目標(biāo)設(shè)計(jì)配合比如圖1所示。

圖1 AC-13C合成級(jí)配曲線

(2)最佳油石比

采用GTM試驗(yàn)法確定最佳油石比，試驗(yàn)條件為：試驗(yàn)壓強(qiáng)為0.8 MPa，拌和溫度為155 ℃，成型溫度145～150 ℃，控制方式為極限平衡狀態(tài)。選擇油石比為3.9%、4.2%、4.5%、4.8%，按照上述條件成型試件。按T0705-2011(表干法)測(cè)定試件毛體積相對(duì)密度，測(cè)試結(jié)果如表6所示，GTM試件體積參數(shù)隨油石比變化規(guī)律如圖2所示。

表6 AC-13CGTM試件試驗(yàn)參數(shù)

圖2 GTM試驗(yàn)參數(shù)隨油石比變化曲線

對(duì)圖2進(jìn)行分析，衡量瀝青混合料試件塑性變形指標(biāo)GSI隨著油石比的增加而增加，塑性變形增加趨勢(shì)從3.9%到4.2%時(shí)不明顯，大于4.2%時(shí)增加趨勢(shì)明顯，說(shuō)明此時(shí)瀝青混合料試件塑性變形開(kāi)始增大。衡量瀝青混合料試件抗剪強(qiáng)度指標(biāo)GSF隨著油石比增大，呈現(xiàn)先增大后減小趨勢(shì)，油石比為4.2%時(shí)，GSF值最大。綜合以上分析，可以確定該級(jí)配設(shè)計(jì)下的最佳油石比為4.2%。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性能采用浸水馬歇爾試驗(yàn)；高溫穩(wěn)定性能采用車轍試驗(yàn)；低溫抗裂性能采用低溫彎曲試驗(yàn)。以上各實(shí)驗(yàn)過(guò)程均遵循JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中規(guī)定。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 水穩(wěn)定性試驗(yàn)

不同抗剝落劑劑量在浸水0.5 h，48 h后測(cè)得的穩(wěn)定度結(jié)果，如圖3～圖4所示。

圖3 浸水前后穩(wěn)定度

圖4 殘留穩(wěn)定度比

從圖3和圖4可以看出，當(dāng)不摻入抗剝落劑時(shí)，AC-13C瀝青混合料浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度為84.4%；當(dāng)摻入劑量為0.3%的抗剝落劑后，AC-13C瀝青混合料浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度就提升到89.9%。

從變化趨勢(shì)看，劑量從0.2%到0.3%時(shí)，AC-13C瀝青混合料浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度提升幅度最大，大于0.3%后，提升幅度緩慢。說(shuō)明抗剝落劑對(duì)瀝青混合料水穩(wěn)定性改善效果明顯，選取0.3%作的最佳抗剝落劑劑量。

3.2 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)

根據(jù)上述試驗(yàn)方法，進(jìn)行了車轍試驗(yàn)，得到不同抗剝落劑劑量和不同瀝青用量下的動(dòng)穩(wěn)定度，得到結(jié)果如圖5所示。

從圖5中可以看出，無(wú)論瀝青用量多少，其動(dòng)穩(wěn)定度值都隨著抗剝落劑劑量增加，呈現(xiàn)出增大趨勢(shì)。但這種增加趨勢(shì)在劑量為0.3%后，變得不太明顯。這說(shuō)明抗剝落劑對(duì)瀝青高溫穩(wěn)定性能有一定促進(jìn)作用，但作用有限。

圖5 瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度隨抗剝落劑劑量變化圖

3.3 低溫抗裂性試驗(yàn)

采用低溫彎曲小梁試驗(yàn)時(shí)，對(duì)于每種抗剝落劑劑量，分別設(shè)置4個(gè)試件進(jìn)行平行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 小梁彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變

從圖6可以看出，小梁破壞應(yīng)變隨著抗剝落劑劑量的增多，呈現(xiàn)出先增加后減小趨勢(shì)，在抗剝落劑劑量為0.3%時(shí)達(dá)到峰值；摻入抗剝落劑后，小梁破壞應(yīng)變?cè)黾樱f(shuō)明抗剝落劑對(duì)瀝青混合料低溫抗裂性能促進(jìn)作用明顯；觀察圖中曲線三段斜率，發(fā)現(xiàn)抗剝落劑劑量從0.2%增加到0.3%時(shí)斜率最大，而從0.3%到0.4%斜率出現(xiàn)負(fù)值，說(shuō)明抗剝落劑對(duì)瀝青低溫抗裂性能促進(jìn)作用有限，超過(guò)0.3%后就變現(xiàn)為對(duì)瀝青低溫抗裂性能的抑制作用。

4 結(jié) 論

(1)抗剝落劑對(duì)AC-13C瀝青混合料水穩(wěn)定性改善效果明顯，但存在一個(gè)合理經(jīng)濟(jì)范圍，大于0.3%后，提升幅度緩慢。

(2)抗剝落劑對(duì)AC-13C瀝青混合料高溫穩(wěn)定性能具有一定的改善作用，但改善作用有限。

(3)對(duì)于加入抗剝落劑后，AC-13C瀝青混合料低溫抗裂性能變化情況變現(xiàn)為先增強(qiáng)后減弱趨勢(shì)。

從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，選擇抗剝落劑劑量為0.3%，既能滿足對(duì)瀝青混合料水穩(wěn)定性起到最大改善作用，也能滿足其它路用性能的要求。