不同外摻劑對瀝青混合料抗老化性能研究

廖榮華

（廣東冠粵路橋有限公司,廣東 廣州 510000）

0 引言

目前，國內瀝青路面占比已達到95%以上。由于其具有良好的耐熱、低溫、施工簡便等諸多優勢而被廣泛應用。但由于運輸能力的不斷增加，以及氣候變化等因素的影響，導致路面出現了嚴重的水蝕、塌陷、車轍等問題。這種損傷對道路的壽命和耐久性都有很大影響[1]。

目前，國內外已有許多研究成果，如在瀝青混合料中加入高分子添加劑，可以改善道路的性能。聚合物類外加劑的類型很多，主要包括：高模量劑、抗車轍劑、高黏改性劑、SBS改性劑等。相關試驗結果表明：高分子外摻料是一種高模量和耐高溫性能優良的新型道路材料，它使瀝青路面的動力模量、抗剪切、滑移性能得到顯著改善，同時也使鋪裝厚度減小。可以說，不同的外加劑都可以在一定的范圍內提高路面性能，而對于它的短期以及長時間的老化后的研究還很少見。因此該文以實際工程為例，在AC-13、SMA-13兩種瀝青混合料中摻入不同外加劑進行長時間的耐熱及抗開裂試驗，此試驗結果可以為外摻劑的選用提供參考[2-3]。

1 工程概況

該文以廣州某一高速公路瀝青路面為例，施工的總里程為36 km，此瀝青路面位于山區，常年受到惡劣天氣的影響。其中施工原方案為采用AC-20I型SBS改性中粒式瀝青混合料，為了提高此高速公路的抗老化性能，現將施工方案進行了改變，并通過室內試驗進行驗證，進而選擇了較為合適的外加劑。

2 試驗部分

2.1 原材料

瀝青采用廣東瀝青科技有限公司生產的SBS改性瀝青，對其進行試驗檢測，試驗結果如表1所示。

表1 SBS改性瀝青測試結果

由表1可知，SBS改性瀝青的各項指標均滿足國家標準，可以作為試驗的原材料。

該試驗所用纖維為廣東天風公司生產的玄武巖短切纖維，纖維表面光滑、平直，其技術性能指標如表2所示。

表2 纖維性能指標

該試驗選用三種外摻劑，分別為抗車轍劑、高模量劑、高黏改性劑，三種外摻劑主要由有機高分子聚合物組成，為黑色固態顆粒，其技術指標如表3所示。

表3 外摻劑技術指標

2.2 試驗方案

該文結合實際工程，利用室內試驗對不同老化程度的瀝青混合料進行模擬測試，選取處于不同老化階段（分為短期、長期老化）的混合料，采用單軸貫入試驗測試高溫性能，并得到相應的試驗結果[4]。

3 試驗結果及其分析

3.1 室內模擬老化試驗方法

通常來說，一般瀝青混合料老化的方法主要分為自然老化和模擬老化。自然老化主要是指在自然環境下的老化研究，主要研究內容為瀝青混合料在受車輛載荷及自然環境作用下性能變化規律。根據資料顯示，其試驗效果基本與實際情況基本吻合，但是由于老化的周期過長，與此同時，在老化過程中需要控制的變量較大，難以進行對比實驗。因此越來越多的學者為了加速老化，提出了多種室內模擬老化的試驗方法，例如：短期老化方法有：延時攪拌法、烘箱加熱等；長期老化的方法有：加壓氧化法、紫外線處理法等。通過查閱資料并結合前期試驗結果分析可得利用烘箱加熱法進行短期老化，選用延時烘箱加熱法進行長期老化試驗方法是最便捷、精準的方法，該試驗將利用以上兩種試驗方法進行[5]。

3.2 高溫性能試驗結果

3.2.1 外摻劑對新拌瀝青混合料高溫性能影響

對兩種新拌瀝青混合料進行單軸貫入試驗，試驗結果如表4及圖1所示。

表4 新拌瀝青混合料單軸貫入試驗結果

圖1 AC-13、SMA-13高溫性能測試結果圖

由表4及圖1所示，將兩種不同的瀝青混合料進行貫入試驗，可知相比于不摻外加劑的瀝青混合料，摻不同外摻料的貫入強度均有所增加。其中摻抗車轍劑及高黏改性劑的貫入強度提高十分明顯，這說明抗車轍劑及高黏改性劑的摻入能夠明顯提高兩種瀝青混合料的高溫性能，增加瀝青混合料的抗變形能力。

3.2.2 外摻劑對短期老化瀝青混合料高溫性能影響

對短期老化的兩種瀝青混合料進行試驗，其結果如表5及圖2所示。

由表5及圖2所示，將兩種不同的短期老化瀝青混合料進行貫入試驗，可知相比于不摻外加劑的瀝青混合料，摻不同外摻劑的貫入強度均有所增加。說明抗車轍劑和高黏改性劑的摻入，可以明顯改善其貫入強度，而且效果明顯，但是纖維及高模量劑的摻入對短期老化瀝青混合料的高溫性能改善不明顯。

圖2 AC-13、SMA-13短期老化高溫性能測試結果圖

表5 短期老化瀝青混合料單軸貫入試驗結果

3.2.3 外摻劑對長期老化瀝青混合料高溫性能影響

對長期老化的兩種瀝青混合料進行試驗，其結果圖3所示。

由圖3所示，將兩種不同的長期老化瀝青混合料進行貫入試驗，可知相比于不摻外加劑的瀝青混合料，摻不同外摻料的貫入強度均有所增加，由圖可知，相較于短期老化的試驗結果，可以發現纖維的摻入對長期老化的瀝青混合料高溫性能提高明顯。

圖3 AC-13、SMA-13長期老化高溫性能測試結果圖

3.3 抗裂性能試驗結果

在實際的工程中，瀝青混合料的使用會因為耐久性不夠而造成各類裂縫的產生，例如：疲勞裂縫、溫度裂縫等，該次抗裂性能測試選用IDEAL-CT試驗，其試驗結果如表6及圖4、5所示。

圖4 AC-13、SMA-13起裂功結果圖

表6 瀝青混合料抗裂性能試驗結果

圖5 AC-13、SMA-13CTindex結果圖

由圖4、5可知，在抗裂性能試驗中，與不摻外加劑的相比，加入外加劑的瀝青混合料的抗裂性能均有較大的提高。其中抗車轍劑對瀝青混合料的起裂功影響最大，較普通的瀝青混合料提高了39%，其說明抗車轍劑的摻入使其產生裂縫所需能量增加；在CTindex的試驗中可以看出在AC-13瀝青混合料中摻入抗車轍劑其抗裂性能提高最明顯；而在SMA-13瀝青混合料中摻入纖維其抗裂性能提高最明顯。

4 結論

該文通過對不同外摻劑對瀝青混合料抗老化性能影響進行研究，得到以下結論：

（1）外摻劑的摻入使瀝青混合料的高溫性能及抗裂性能均有所提高，但提高程度不盡相同。

（2）在老化過程中，不同的外摻劑對瀝青混合料的影響不同，其中纖維對長期老化的瀝青混合料的抗老性能提高比較明顯。

（3）在抗裂性能研究中可知，摻入高模量劑、高黏改性劑的瀝青混合料抗裂性能提高不明顯，甚至較差。