车辙王抗车辙剂在中面层沥青混合料中的性能研究

1、Rad Spunrie车辙王抗车辙剂在中面层沥青混合料中的性能研究 黄绍龙 汤惠工 何唯平(深圳海川工程科技有限公司 518040摘 要: 通过室内试验,研究了掺加Rad Spunrie车辙王抗车辙剂的AC-20I型沥青混合料的配合比设计及其 高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性。通过对比分析, 发现掺加Rad Spunrie车辙王抗车辙剂的沥青混合 料性能得到了显著改善,特别是其沥青混合料的动稳定度,掺加0.3%Rad Spunrie车辙王抗车辙剂的中面层 AC-20I型混合料的动稳定度及可达到6000次以上。结果表明Rad Spunrie车辙王抗车辙剂适合铺筑在大交通 量、重载较多的路段以及夏

2、季气温较高地区的高速公路中面层上。关键词:Rad Spunrie车辙王抗车辙剂; 高温稳定性; 中面层高速公路沥青路面早期破损问题,已成为影响我国公路健康发展的突出矛盾。其中尤以 高温车辙破坏最为突出。 根据国内外的大量研究以及路面病害分析发现, 在整个路面结构中, 中面层发生车辙病害的程度最大, 这主要是由于中面层在整个路面结构中温度最高, 而且承 受的剪应力最大。 因此, 近年来我国高等级公路建设普遍提高了对中面层的重视, 并采用了 改性沥青以及掺加纤维等改善方式增强中面层沥青混合料抵抗高温车辙的能力。 目前, 一种 新的外加改性产品被研制出来提高沥青混合料的高温稳定性, 深圳海川工程科技

3、有限公司与 欧洲大型筑路公司共同开发的 Rad Spunrie车辙王抗车辙剂就是其中的代表。笔者以深汕高速公路东段大修工程中面层外加抗车辙改性项目为依托,对掺加 Rad Spunrie 车辙王抗车辙剂的 AC-20混合料的高温性能, 抗水损坏性能以及低温抗裂性进行了 研究。1 Rad Spunrie车辙王抗车辙剂的作用机理车辙王抗车辙剂外观为黑色颗粒,其基本特性见表 1:表 1 Rad Spunrie车辙王抗车辙剂的特性:项目 指标密度(g/cm3 0.920.96粒径(mm 不大于 6熔点( 150左右其作用机理主要有以下四个方面:一是集料增粘作用。 Rad Spunrie车辙王抗车辙剂拌和

4、时首先与集料干拌,部分熔融于 集料表面,提高了集料的粘结性,相当于对集料进行了预改性;二是沥青改性作用。 Rad Spunrie车辙王抗车辙剂在湿拌和运输过程中,部分溶解或溶 胀于沥青中,形成胶结作用,从而达到提高软化点温度、增加粘度、降低热敏性等沥青改性 的作用;三是纤维加筋作用。 聚合物形成的微结晶区具有相当的劲度, 在拌和过程中部分拉丝成 塑料纤维,在集料骨架内搭桥交联而形成纤维加筋作用;四是变形恢复作用。 Rad Spunrie车辙王抗车辙剂的弹性成分在较高温度时具有使路面 的变形部分弹性恢复的功能,因而降低了成型沥青路面的永久变形。2 原材料和实验方法采用由深汕东高速公路一标项目部提

5、供的花岗岩碎石,石灰石矿粉,并掺加 2%的硅酸 盐水泥增强酸性石料与沥青的粘附性。 原材料的各项指标满足 公路沥青路面施工技术规范 (JTG F40-2004的要求。试验采用马歇尔方法进行最佳沥青用量设计, 并按照公路工程沥青及沥青混合料试验规 程 (JTJ052-2000的相关实验方法对沥青混合料的动稳定度、冻融劈裂和低温弯曲进行 测试。3 配合比设计混合料级配类型为深汕东高速公路大修工程中面层采用的 AC-20型沥青混合料, 级配曲 线如图 1。图 1 AC-20沥青混合料级配图 2040608010012026.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.07

6、5筛孔尺寸 通 过 率按照 公路沥青路面施工技术规范 (JTG F40-2004 热拌沥青混合料配合比设计方法, 在拌合温度为 165, 击实温度为 150下, 进行马歇尔最佳沥青用量设计试验, 确定 AC-20沥青混合料的最佳油石比为 4.4%,掺加 0.3%和 0.5%Rad Spunrie车辙王抗车辙剂的沥青 混合料的最佳油石比为 4.5%, 掺加 0.7Rad Spunrie车辙王抗车辙剂的沥青混合料的最佳油 石比为 4.6%,其中 0.7%掺量的沥青混合料只进行 70下的车辙试验。4 路用性能测试4.1高温车辙性能为了更好的验证掺加 Rad Spunrie车辙王抗车辙剂的沥青混合料的

7、高温性能, 除了进行 了规范规定的车辙试验外,还进行了 70下的车辙试验,试验结果见表 2。表 2 AC-20混合料车辙试验结果60动稳定度(次 /mm 70动稳定度(次 /mm AC-202410 623 AC-20 +0.3%车辙王7329 1358 AC-20 +0.5%车辙王10692 2784 AC-20 +0.7%车辙王 4538 通过上表可以看出, 掺加 Rad Spunrie车辙王抗车辙剂后, 抗车辙性能都显著提高。 对于常规的重交沥青面层,掺量为 0.3%, 60 0.7MPa 的动稳定度可以达到 5000次 /mm以上,掺量为 0.5%, 60 0.7MPa 的动稳定度可以

8、达到 7000次 /mm以上;即使当试验温度提高到 70, 掺加 Rad Spunrie车辙王抗车辙剂的混合料动稳定度仍可达到规范要求的 800次 /mm, 而掺量在 0.5%以上时, 在 70的试验温度下仍能达到改性沥青混合料的车辙指标要求。4.2抗水损坏性能根据公路沥青路面施工技术规范 (JTG F40-2004的要求,沥青混合料的水稳定性实验采用冻融前后劈裂强度比来进行验证。实验步骤如下:1、试件按规定级配成型,采用双面击实 50次,冷却至室温后脱模;2、将试件分成两组,第一组在 25水中保温 2 h,进行劈裂实验,得到劈裂强度 R1;3、将第二组试件在 25水中浸泡二十分钟后,在 73

9、0mmHg 真空抽气 15min ,在 25静水中浸泡 1小时。4 将试件放入塑料袋中,加入约 10ml 水,扎紧袋口,将试件放入冰箱的冷冻室,冷冻温度为 -18,保持 16min.5、 将试件取出后在放入 25水中恒温 8h , 然后与第一组试件一样进行劈裂实验, 得到劈裂强度 R2;6 计算劈裂强度比 TSR=(R2/R1×100%。其实验结果见表 2:表 3 AC-20混合料冻融劈裂试验结果项目 冻融前劈裂强度 (MPa 冻融后劈裂强度 (MPa TSR(%AC-20 1.00 0.8080 AC-20 +0.3%车辙王 1.30 1.2092 AC-20 +0.5%车辙王 1

10、.50 1.4093 通过上表可以看出, 掺加 Rad Spunrie车辙王抗车辙剂后, 劈裂强度绝对值和冻融劈裂 残留强度比都有所提高 。4.3低温抗裂性能沥青混合料的低温性能是指沥青混合料在冬季低温条件下抵抗低温收缩裂缝的能力, 在 我国规范中是以低温弯曲实验得到的破坏应变来表征。 按照公路工程沥青及沥青混合料试验 规程 (JTJ053-2000 中标准实验方法的规定, 弯曲实验的试件为 250mm ×30mm ×35mm 棱柱体小梁,跨径为 200mm ,试件由板块状试件切割而成。加载速度为 50mm/min,实验 温度为 -10。实验结果见表 4:表 4 抗低温弯曲性能(-10弯拉强度 (Mpa 劲度模量(Mpa弯拉应变 (AC-20 13.795031442 AC-20 +3 车辙王 14.8111521327 AC-20 +5 车辙王 15.8105391499 通过上表可以看出, 掺加 Rad Spunrie车辙王抗车辙剂后, 弯拉强度和劲度模量指标有所提高, 但提高幅度不大, 弯拉应变等指标变化不大, 说明车辙王沥青混合料添加剂对沥青混合料的低温性能没有影响。5结论(1掺加 Rad Spunrie车辙王抗车辙