法国PR PLAST.S抗车辙添加剂 – 沥青混合料改性的新技术.doc

法国PR PLAST.S抗车辙添加剂 沥青混合料改性的新技术沈炯(法国PR INDUSTRIE有限公司)摘 要：PR PLAST.S抗车辙添加剂由法国PR INDUSTRIE有限公司与法国中央路桥实验室 LCPC于1990年共同研制，在法国及欧洲国家已有超过14年以上的应用经验。自2001年起向中国市场推广添加剂技术，首次提出了沥青混合料改性的新理念。 通过国内著名实验室的室内研究、分析，以及多条重载高速公路多年实际使用经验， 发现添加 PR PLAST S 抗车辙添加剂的沥青混合料能明显提高高温抗车辙能力，在低温抗裂及水稳定性方面也有所提高，使得沥青混合料的综合性能得到了显著改善，尤其在高温、重载路段能够增加路面使用年限，具有经济效益。关键词：PR PLAST S抗车辙添加剂，沥青混合料改性，提高高温稳定性中国高等级公路的发展速度及经济投入在世界上首屈一指，但多数高速公路的使用年限却只有3、4年，有的甚至未过一年就出现了严重破损，使得国家在人力、物力上的投入过大。在沥青路面的主要病害中，车辙现象尤其普遍，对于路面的损坏也最严重，大大提高路面的修复费用。 车辙问题通常在第1个夏季的高温期就会出现，有的路面车辙深度为1050mm，有的甚至达100mm以上，使路面平整度变差，并很快出现网裂、坑洞、坑槽等病害。法国PR INDUSTRIE有限公司（简称 PRI）自成立之初致力于研究、生产提高热拌沥青混合料性能的系列添加剂。在欧洲国家应用并得到肯定后，法国PR INDUSTRIE有限公司于2001年开始向中国提出沥青混合料改性的新理念， 并在中国市场推出法国PRI系列添加剂：- 抗车辙添加剂 - PR PLAST. S - 高模量添加剂 - PR FLEX MODULE- 降噪音添加剂 - PR PHONE- 抗油污破损添加剂- PR FLEX. AK- 改性沥青浓缩颗粒 PR FLEX 20其中PR PLAST. S抗车辙添加剂由法国PRI与法国中央路桥实验室 LCPC于1990年共同研制，它是一种改善沥青混合料性能的添加剂，对改善高温稳定性、提高抗车辙能力有非常显著的效果。在西欧、东欧及非洲国家已是非常成熟的技术。2002年在山西运煤重载、重交通量高速公路的首次应用取得成功， 随后几年该产品的性能及在国内的业绩也得到了路面专家的认可。一、 PR LAST.S抗车辙添加剂的基本性能PR PLAST.S抗车辙添加剂呈黑色、固体、颗粒状。表1 - PR PLAST.S抗车辙添加剂的特性：项目指标粒径（mm）2-4 mm密度（gr/cm）0.910.965 gr/cm3软化点（）140 150该产品为纤维聚合物，其中纤维聚合物成分大于95，填充物成分小于5。二、 PR PLAST.S抗车辙添加剂的作用机理PR PLAST.S抗车辙添加剂通过以下三种作用来实现对沥青混合料的改性：1.嵌挤作用：添加剂微粒在施工过程中由于高温的作用而软化，再经过碾压后成型。这样就将添加剂的颗粒填充嵌挤到混合料的空隙中，加强了混合料之间的相互作用力，使混合料之间更加紧密，增加了沥青混合料承受荷载的能力。2.加筋作用：由于添加剂中有聚合物纤维成分，它在沥青中起到加筋的作用。由于聚合物纤维的存在，它在胶结料中形成网状，加强了沥青矿粉胶结料体系相互作用力和整体性。3.胶结作用：添加剂投入沥青混合料的拌和锅中，在170180的温度下，首先通过与矿料 干拌，使它软化，继续加入沥青拌和，添加剂颗粒与沥青形成胶结作用，使沥青性能得到改善。提高了沥青的软化点；降低了对温度的敏感性；增加了沥青与矿料的粘附能力。PR PLAST S抗车辙添加剂经过和混合料的拌和过程，其颗粒在热矿料的碰撞、剪切综合作作用下，促使添加剂实现三种作用过程，使沥青混合料性能发生变化，达到提高和改善。三、 PR PLAST.S抗车辙添加剂应用范围高速公路、重交通道路、车辆交汇区域、机场跑道、公交车道、工业地面、集装箱堆放场地等要求承受重载的道路和场地。四、 PR PLAST.S抗车辙添加剂添加量及添加工艺PR PLAST.S抗车辙添加剂的使用剂量为沥青混合料的0.30.5。即每吨沥青混合料中掺35kg。用于道路则一般掺0.35 - 0.4，即每吨沥青混合料中掺3.5 - 4kg即可。交通量大，重型车辆多的用高限。特殊路段可掺0.6以上。PR PLAST.S抗车辙添加剂的使用工艺方便简单，通过沥青混合料拌和过程中直接加入：1. 将矿料加热到170180时，将PR P LAST.S添加剂直接投入拌和锅内进行干拌，拌和时间可增加23秒2. 加入热沥青继续搅拌，拌和时间可相对增加3. 成品混合料的质量控制和储存运输按常规的混合料进行五、 PR PLAST.S抗车辙添加剂的性能测试 西安公路交通大学公路工程检测中心 检验报告为了检验PR PLAST.S抗车辙添加剂的性能，法国PRI委托西安公路交通大学公路工程检测中心从配合比设计到性能检验进行了全过程室内实验。实验中沥青混合料的类型选用目前高等级公路中常用的 AC-16 型沥青混合料， 选用70# 国产重交沥青。1. 矿料及沥青密度试验表2-1 粗集料技术性质检 测 项 目粗集料试验结果试验方法16mm13.2mm9.5mm4.75mm3mm-5mm表观相对密度2.7302.7222.7272.7212.737T03042000毛体积相对密度2.6732.6652.6652.6672.640表2-2 细集料技术性质检 测 项 目试验结果试验方法石屑表观相对密度2.737T0328-2000表2-3 矿粉技术性质检 测 项 目试验结果试验方法表观相对密度2.793T03522000表2-4 沥青技术性质检 测 项 目试验结果试验方法70#表观相对密度1.018T060319932. 集料筛分试验及两种合成级配组成设计通过筛分和掺配，在规范所给AC-16范围内，确定合成级配如表3所示。表3 AC-16型矿料级配筛孔尺寸（mm）原材料筛分结果合成级配（）设计要求级配（）1613.29.54.753503矿粉上限下限中值1910010010010010010010010010010010016010010010010010010095100909513.200100100100100100829276849.5000100100100100688060704.75000073.3396.8610043.86234482.36000014.6782.6910026.34820321.1800006.1059.6310018.7361324.50.600003.6836.4010012.5269170.300003.2124.7899.679.618712.50.1500002.9217.8295.607.71459.50.07500002.0712.0281.475.7846采用比例（）513141724243图3 AC-16型矿料合成级配曲线图3. 70#沥青沥青混合料配合比设计3.1沥青混合料配合比设计马歇尔试验结果和油石比曲线图如表3-1、图3-1所示：表4-1 马歇尔试验结果油石比（）毛体积相对密度空隙率（）矿料间隙率VMA（）沥青饱和度VFA（）稳定度MS(kN)流值FL(mm）3.60 2.370 7.495 15.370 51.235 8.331.63 4.10 2.419 4.879 14.021 65.200 91.82 4.60 2.426 3.936 14.198 72.276 9.662.33 5.10 2.425 3.300 14.642 77.465 8.62.38 5.60 2.392 2.830 15.221 81.406 8.463.40 备注：1、以上各项指标均为5个试件的算术平均值； 2、技术要求参照JTG F40-2004。 图4-1 马歇尔试验结果表4-2 确定最佳油石比密度最大值4.9空隙率（46)3.9-4.6稳定度最大值4.5VFA（6575）4.1-4.8空隙率（46）中值4.2稳定度（8KN）3.6-5.6VFA（6575）中值4.4流值（1.54）3.6-5.6OACminOACmax4.1-4.6OAC14.5OAC24.3OAC，4.4综合推荐最佳油石比，4.3表4-3 相应于OAC的各项指标油石比（）空隙率VV（）VMA（）VFA（）MS（KN）FL(mm)4.34.714.0699.42.023.1.2 配合比设计检验表4-4 车辙试验结果面层类型动稳定度（次/mm）试验温度（）轮胎压力（MPa）AC-161294600.7备注：1、试件尺寸：（30030050）mm；2、试验方法：T0719-1993。4. 70号沥青掺0.4%PR.PLASTS沥青混合料（B型级配）配合比设计4.1沥青马歇尔试验结果马歇尔试验结果和油石比曲线图如表4-1、图4-1所示：表5-1 马歇尔试验结果油石比（）毛体积相对密度空隙率（）矿料间隙率VMA（）沥青饱和度VFA（）稳定度MS(kN)流值FL(mm）3.60 2.375 6.682 14.555 54.090 15.311.35 4.10 2.391 5.379 14.393 62.625 12.61.52 4.60 2.404 4.197 14.342 70.735 12.271.61 5.10 2.419 2.926 14.214 79.414 10.721.77 5.60 2.433 1.698 14.126 87.983 9.61.82 备注：1、以上各项指标均为5个试件的算术平均值； 2、技术要求参照JTG F40-2004。 图5-1 马歇尔试验结果表5-2 确定最佳油石比OAC，4.5注：马歇尔稳定度未出现最大值，因此采用空隙率4.5%所对应的油石比作为最佳油石比。表5-3 相应于OAC的各项指标油石比（）空隙率VV（）VMA（）VFA（）MS（KN）FL(mm)4.54.614.46912.41.614.2 配合比设计检验表5-4 车辙试验结果面层类型动稳定度（次/mm）试验温度（）轮胎压力（MPa）AC-166867600.7备注：1、试件尺寸：（30030050）mm；2、试验方法：T0719-1993。对于A-70#沥青AC-16型沥青混合料，掺加0.4%的PR.PLASTS可以提高沥青混合料马歇尔稳定度3kN； 动稳定度由1294次/mm提高到6867次/mm；可看出高温稳定性明显得到改善。六、 路面的施工 添加PR PLAST.S添加剂的沥青混合料施工与改性沥青混合料相同，使用常规的摊铺机和碾压设备。1. 施工时的气温不低于10，被摊铺路面的表面温度不低于5，避免大风天气施工。2. 混合料运到现场的温度不能低于165，摊铺温度大于150。3. 碾压设备紧跟摊铺机，初压温度不低于150。4. 碾压终了温度控制在110120，必须紧凑安排压实，在降至此温度前完成压实。5. 开放交通温度为80，在路面温度还没有降至气温时，车辆速度不能太快。6. 层间必须使用粘层油（乳化沥青等）粘接。七、 在我国的应用情况PR PLAST.S添加剂于2001年进入我国的公路建设市场，通过试验、使用，很快被公路业内人士所接受，受到好评。目前已在不少高速公路中使用。如山西运城三门峡高速；北京杏石路口改建工程；陕西府店一级公路；浙江台州临石高速公路；太原祁县高速等都先后使用了PR PLAST.S沥青混合料添加剂，取得了很好的效果。凡使用了这种添加剂的沥青路面，稳定性普遍提高，特别是车辙病害得到了有效遏制。八、 主要技术指标特点通过在我国高速道路中的应用，PR PLAST.S添加剂与改性沥青相比，有以下主要特点：1.改性工艺简单，使用灵活方便，不需要增加任何机械设备，减少设备投资的费用。2.减少了改性沥青在改性过程中的加热环节，因而降低在改性过程中对沥青性能的加热影响，延长沥青的使用寿命。3.选用改性剂改性沥青时一般要考虑沥青与改性剂的相容性。即沥青与改性剂相互需要选择。相容性不佳会影响沥青的改性效果。而PR PLAST.S添加剂可随意选用沥青而不会影响改性效果。4.少去了改性沥青需要储存的过程。而储存不但增加沥青的加热时间，影响沥青技术性能，而且容易使改性沥青发生离析。5.能显著改善沥青混合料的高温性能，提高混合料抗车辙的能力。经测试，抗车辙能力可提高34倍。如石中高速路在三种沥青混合料中，添加0.4的PR PLAST.S的添加剂后，抗车辙能力比原沥青有了很大提高。其中Sup13的车辙达到12995次/mm；AC16达到7852次/mm；AC13的车辙达到8209次/mm。6.路面稳定性得到提高，马歇尔稳定度提高了25。7.沥青混合料的弹性提高25，改善了沥青混合料的低温柔韧性，提高了抵抗开裂的能力和水稳定性。8.提高了沥青混合料的抗疲劳性能，延长沥青路面的使用寿命。9.添加剂可以长期库存不变质。九、 小结随着交通运输事业的发展，交通量增大，重型车辆增多，对高速公路沥青路面的使用质量和使用性能提出了更高要求，要求沥青路面具有更大承载力，能抵抗高温的车辙和低温的脆裂，以及抵抗水毁作用和抗疲劳的能力。要提高沥青混合料的这些性能，只有对沥青