(湖南省湘筑工程有限公司， 湖南 長沙 410004)

新型瀝青混合料改性劑的試驗研究

李欣

(湖南省湘筑工程有限公司， 湖南 長沙 410004)

改善瀝青混凝土路面高溫穩(wěn)定性的方法有多種，較為常用的有瀝青改性和添加抗車轍劑等方法，但這2種方法都有成本較高、工藝復雜等問題。LY新型瀝青混合料改性劑，為改善路面高溫穩(wěn)定性提供了一種新思路。介紹了LY新型瀝青混合料改性劑的特點、配合比設計及路用性能試驗。

瀝青混合料； 高溫穩(wěn)定性； LY改性劑

0 前言

近年來，隨著交通量的迅猛增長和汽車重載現(xiàn)象的增加，越來越多的瀝青混凝土路面在夏季高溫時出現(xiàn)車轍、推移等破壞現(xiàn)象，對道路行車安全造成極大威脅。因此，提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性為現(xiàn)今瀝青混凝土路面的趨勢。在傳統(tǒng)的瀝青改性工藝中，存在生產(chǎn)能耗高、運輸困難等局限，而大部分抗車轍劑的使用成本較高，在推廣使用過程中也有限制。LY新型瀝青混合料改性劑則是綜合兩者優(yōu)勢的基礎上的一種解決高穩(wěn)定性瀝青混合料成本高、使用不便等問題的產(chǎn)品。本文將通過一系列試驗，驗證其性能的可靠性，為在即將開工的高速公路上應用該產(chǎn)品提供理論支持。

1 LY簡介

LY新型瀝青混合料改性劑是一種以硬質瀝青為基礎，通過添加工業(yè)廢渣和其他添加劑，經(jīng)過特殊工藝的處理，生產(chǎn)而得一種具有低成本、高性能的瀝青混合料添加劑。其具有諸多特點如下。

1) 粘結力提高20%～30%以上。

LY新型瀝青混合料改性劑在140 ℃以上高溫融化后，在拌合過程中均勻地裹覆在骨料上，形成粘附性極強的一層薄膜。在基質瀝青加入到拌缸后，LY薄膜和基質瀝青粘附一起形成極強的粘附力，在混合料冷卻后，轉換成極強的瀝青混合料間結構力，從而使得其馬歇爾穩(wěn)定度大大提高。

2) 提高了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

摻加了LY的瀝青混合料，因LY、石料和瀝青的相互作用，形成的結構力在高溫情況下能夠不易變形，故其穩(wěn)定性有顯著的提高，抗車轍性能比改性瀝青的提高1～3倍(一般在6000次/mm以上，改性瀝青混合料在3000次/mm左右)左右。

3) 提高了瀝青與石料的和易性，對石料的酸堿性要求降低。

LY在和骨料均勻拌合后裹覆在骨料上，從而形成強大的粘附力，其能很好抵抗不利條件對它的影響。同時，LY產(chǎn)品含有大量的氮、氧、有機硫等，使得瀝青極性增加，對石料的浸潤能力、粘附能力大大增強，在長時間高溫條件下，其粘附性還有增強趨勢，大大提高了LY瀝青混合料的抗水損害性能，同時，為堿性石料缺乏地區(qū)修筑高等級瀝青路面增加了新的技術途徑。

4) 節(jié)省15%～30%的基質瀝青。

LY的原材料中本身就含有瀝青成分，在使用LY的同時，能夠減少15%～30%的基質瀝青。

2 配合比設計

LY的使用比較簡單，其主要摻加在普通瀝青或SBS改性瀝青中，對瀝青起到改性和增強路用性能的作用。LY瀝青混合料的配合比設計和改性瀝青混合料的配合比設計方法一致，不改變現(xiàn)有的試驗方法和要求，唯一不同之處是在完成配合比設計后，根據(jù)LY摻量，同步減少配合比中瀝青的用量。本次LY瀝青混合料的瀝青采用A — 70普通瀝青，具體如下。

2.1 級配設計

本次研究采用AC — 16型級配，按照規(guī)范級配設計要求，各檔集料篩分結果如表1，具體摻配比例如表2所示，設計合成級配曲線如圖1。

表1 礦料篩分結果篩徑/mm通過率/%10～18mm5～10mm3～5mm0～3mm礦粉19100100100100100169721001001001001324431001001001009516932100100100475021510010010023602056016571001180204259466100060204177396100030204872719950150204622049840075020439127908

由表1的篩分結果，按AC — 16的級配要求設計本次合成級配，設計結果如表2，以此得級配設計曲線圖如圖1所示。

表2 級配設計結果表%摻配比例10～18mm5～10mm3～5mm0～3mm礦粉253017253

圖1 級配曲線圖

2.2 確定最佳瀝青用量

具體流程和方法如下：

1) 按照表2的配合比進行集料參配，定LY摻量為油石比的15%(LY使用范圍為油石比的15%～20%，具體使用時根據(jù)實際需求而定，為便于表述，后述簡用“A-70+LY”表示 LY瀝青混凝土)，同時減少15%的瀝青用量。

2) 混合料拌合溫度170～180 ℃，將加熱的粗細集料導入到拌合鍋中拌合。

3) 加入LY均勻拌合，隨后1～2 s加入70#瀝青，進行拌合60 s，然后加入礦粉拌合60 s。保持在要求的溫度內拌合。

4)擊實溫度140～160 ℃。

5) 通過對試件物理指標、力學性能指標的測定，得出A — 70+LY瀝青混合料馬歇爾試驗結果，見表3。

表3 不同油石比的A-70+LY瀝青混合料馬歇爾試驗結果油石比/%毛體積密度/(g·cm-3)理論相對密度/(g·cm-3)空隙率/%40243726156814452471259647965024782577382855249525592506(4～6)VMA/%VFA/%穩(wěn)定度/kN流值/mm142522132730135644139031137720134234136816145732(≥135)(65～75)(≥80)(15～40) 注：以上各項指標均為4個試件的算術平均值；括號內值為技術要求。

依據(jù)A — 70+LY瀝青混合料馬歇爾試驗結果(表3)和試驗關系曲線，按照AC — 16馬歇爾配合比設計要求和《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》(JTG F40 — 2004)中熱拌瀝青混合料配合比設計方法，確定油石比范圍為4.53%～4.92%，綜合考慮，最后選取最佳油石比為4.8%(因LY主要成分為瀝青，故此量為實際油石比的量，即：實際A — 70瀝青用量為4.08%，LY為0.72%)。最佳油石比下，LY瀝青混合料馬歇爾試驗結果見表4。

從表4結果可知，本次配合比結果滿足規(guī)范和技術的要求。

表4 LY—15%瀝青混合料馬歇爾試驗結果油石比/%LY/%毛體積密度/(g·cm-3)理論相對密度/(g·cm-3)空隙率/%VMA/%VFA/%穩(wěn)定度/kN流值/mm4807224772585419813669013334(4～6)(≥135)(65～75)(≥80)(15～40) 注：括號內值為技術要求。

3 路用性能試驗

為評價LY多功能瀝青混合料改性劑的路用性能，本試驗以瀝青用量最佳油石為4.8%，瀝青混合料膠接料分別采用：A — 70瀝青、A — 70瀝青+LY(LY用量為油石比的15%)和SBS改性瀝青，進行瀝青混合料制件，進行瀝青混合料的浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗和車轍試驗，通過試驗結果比對，檢驗和評價LY瀝青混合料的路用性能。

3.1 浸水馬歇爾試驗

將A — 70瀝青、A — 70瀝青+LY和SBS改性瀝青等每種類型混合料定為一組，每組制備4個試件，按相關規(guī)范要求進行浸水馬歇爾試驗，所得試驗結果取VMA、VFA、穩(wěn)定度和流值的算術平均值，所得試驗結果如表5。

表5 3種不同的瀝青混合料的浸水馬歇爾試驗結果混合料類型60℃，1h試驗數(shù)據(jù)60℃，48h試驗數(shù)據(jù)VMA/%VFA/%穩(wěn)定度/kN流值/mmVMA/%VFA/%穩(wěn)定度/kN流值/mm殘留穩(wěn)定度/%A—7013470311192913370994327843A—70+LY132716136833132713120234879SBS133711148536131717133937901

從以上試驗結果可知: 摻配A — 70+LY瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度為87.9%，比普通瀝青混合料的水穩(wěn)定性好些，但是略低于SBS改性瀝青混合料，但總體上滿足規(guī)范潮濕區(qū)普通瀝青混合料浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度大于80%的要求，也滿足規(guī)范潮濕區(qū)改性瀝青混合料浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度大于85%的要求。

3.2 凍融劈裂試驗

將A — 70瀝青、A — 70瀝青+LY和SBS改性瀝青等每種類型混合料定為一組，每組制備8個試件，每組試件隨機取4個進行凍融循環(huán)試驗，4個不經(jīng)凍融循環(huán)，按相關規(guī)范要求進行劈裂破壞試驗，所得試驗結果取VMA、VFA、破壞最大荷載和劈裂抗拉強度等結果的算術平均值，以凍融前后的劈裂抗拉強度之比求得凍融劈裂抗拉強度比，以此評價瀝青混合料的水損壞性，所得試驗結果如表6。

表6 3種不同的瀝青混合料的凍融劈裂試驗結果混合料類型未經(jīng)凍融經(jīng)過凍融VMA/%VFA/%破壞最大荷載/N劈裂抗拉強度/MPaVMA/%VFA/%破壞最大荷載/N劈裂抗拉強度/MPa凍融劈裂抗拉強度比TSR/%A—701446421322713314265512893130980A—70+LY1456391109511114564010380104934SBS144645104761041456409541094906

從以上試驗結果可知，摻配LY — 15%的瀝青混合料的凍融劈裂試驗殘留強度比為93.4%，試驗結果優(yōu)于SBS改性瀝青，滿足規(guī)范潮濕區(qū)普通瀝青混合料凍融劈裂試驗殘留強度比大于75%的要求，也滿足規(guī)范潮濕區(qū)改性瀝青混合料凍融劈裂試驗殘留強度比大于80%的要求。

3.3 車轍試驗

將A — 70瀝青、A — 70瀝青+LY和SBS改性瀝青等每種類型混合料定為一組，制備瀝青混合料，每組制作3個試件，每個件制成尺寸為300 mm×300 mm×50 mm的標準混合料試件，在60 ℃的溫度下，監(jiān)測其動穩(wěn)定度，試驗結果如表7所示。

表7 瀝青混合料車轍試驗結果混合料類型試樣編號總變形/mmDS/(次·mm-1)試驗結果平均值151231257A—702535617601378357811117419826429A—70+LY5182971596812620086848720635526SBS8231372416295922286117

從以上試驗結果可知： 摻配A — 70+LY的瀝青混合料的車轍動穩(wěn)定度為6812次/mm，試驗結果優(yōu)于SBS改性瀝青的6295次/mm，同時，和普通瀝青混合料相比， LY能夠起到極大提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性作用。

4 結論

綜上可知：

1) A — 70普通瀝青摻配LY多功能瀝青混合料改性劑能夠減少瀝青的用量，在瀝青價格較高時能夠節(jié)約一定的成本。

2) LY多功能瀝青混合料改性劑能夠提高普通瀝青混合料的水穩(wěn)定性，能夠達到規(guī)范對改性瀝青混合料的技術要求，但是提升效果弱于SBS改性劑。

3) LY多功能瀝青混合料改性劑能夠有效提升普通瀝青的高溫穩(wěn)定性，即使以15%油石比的摻量，其高溫穩(wěn)定性仍好于SBS改性瀝青。

因此，從本次試驗結果來看，LY多功能瀝青混合料改性劑各項指標都較優(yōu)秀，可以在實際工程上應用。但作為一種新型瀝青混合料添加劑，其實際應用效果需要通過在工程上的長期實際應用來檢驗其使用效果。

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1008-844X(2017)03-0094-04

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2017-01-16

李 欣(1982-)，女，工程師，從事路橋項目管理工作。