非胺类抗剥落剂对沥青混合料路用性能影响试验研究

2022-01-06唐斌璨

黑龙江交通科技 2021年12期

唐斌璨

(湖南省交通规划设计院有限公司，湖南长沙 410200)

1 试验材料

1.1 沥青

试验所用的沥青类型为SBS改性沥青，通过加热90#基质沥青至160～170 ℃后添加SBS改性剂，然后用玻璃棒人工搅拌，让其进行发育，用剪切机在6 000 r/min转速下剪切，使其充分溶胀，最后加入一定量的稳定剂及相容剂使其稳定即可完成试样制备。按照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》的试验方法检测SBS改性沥青技术指标，结果如表1所示。检测结果均符合JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》要求。

表1 SBS改性沥青检测结果

1.2 集料

粗集料采用玄武岩碎石，其技术性能指标如表2所示。细集料采用机制砂，其技术性能指标如表3所示。矿粉采用石灰石矿粉，其技术性能指标如表4所示。

表2 粗集料技术性能指标

表3 细集料技术性能指标

表4 矿粉技术性能指标

1.3 沥青抗剥落剂

沥青抗剥落剂采用由重庆海木交通技术有限公司开发的AMR非胺类抗剥落剂，可直接加入热沥青中、用沥青泵循环二次即充分混合，不需专用搅拌器，其性能指标如表5所示。

表5 沥青抗剥落剂主要技术性能指标

2 试验方法

2.1 配合比设计

(1)级配设计

配合比的优劣在很大程度上决定了沥青混合料性能好坏。采用沥青混合料类型为AC-13C，根据《公路沥青路面施工技术规范》中规定的矿料级配范围要求，以及按照最大理论密度线标准级配和多级嵌挤密级配理论进行设计和调整，合成计算得出，目标设计配合比如图1所示。

图1 AC-13C合成级配曲线

(2)最佳油石比

采用GTM试验法确定最佳油石比，试验条件为：试验压强为0.8 MPa，拌和温度为155 ℃，成型温度145～150 ℃，控制方式为极限平衡状态。选择油石比为3.9%、4.2%、4.5%、4.8%，按照上述条件成型试件。按T0705-2011(表干法)测定试件毛体积相对密度，测试结果如表6所示，GTM试件体积参数随油石比变化规律如图2所示。

表6 AC-13CGTM试件试验参数

图2 GTM试验参数随油石比变化曲线

对图2进行分析，衡量沥青混合料试件塑性变形指标GSI随着油石比的增加而增加，塑性变形增加趋势从3.9%到4.2%时不明显，大于4.2%时增加趋势明显，说明此时沥青混合料试件塑性变形开始增大。衡量沥青混合料试件抗剪强度指标GSF随着油石比增大，呈现先增大后减小趋势，油石比为4.2%时，GSF值最大。综合以上分析，可以确定该级配设计下的最佳油石比为4.2%。

2.2 试验设计

评价沥青混合料的水稳定性能采用浸水马歇尔试验；高温稳定性能采用车辙试验；低温抗裂性能采用低温弯曲试验。以上各实验过程均遵循JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中规定。

3 试验结果分析

3.1 水稳定性试验

不同抗剥落剂剂量在浸水0.5 h，48 h后测得的稳定度结果，如图3～图4所示。

图3 浸水前后稳定度

图4 残留稳定度比

从图3和图4可以看出，当不掺入抗剥落剂时，AC-13C沥青混合料浸水马歇尔残留稳定度为84.4%；当掺入剂量为0.3%的抗剥落剂后，AC-13C沥青混合料浸水马歇尔残留稳定度就提升到89.9%。

从变化趋势看，剂量从0.2%到0.3%时，AC-13C沥青混合料浸水马歇尔残留稳定度提升幅度最大，大于0.3%后，提升幅度缓慢。说明抗剥落剂对沥青混合料水稳定性改善效果明显，选取0.3%作的最佳抗剥落剂剂量。

3.2 高温稳定性试验

根据上述试验方法，进行了车辙试验，得到不同抗剥落剂剂量和不同沥青用量下的动稳定度，得到结果如图5所示。

从图5中可以看出，无论沥青用量多少，其动稳定度值都随着抗剥落剂剂量增加，呈现出增大趋势。但这种增加趋势在剂量为0.3%后，变得不太明显。这说明抗剥落剂对沥青高温稳定性能有一定促进作用，但作用有限。

图5 沥青混合料动稳定度随抗剥落剂剂量变化图

3.3 低温抗裂性试验

采用低温弯曲小梁试验时，对于每种抗剥落剂剂量，分别设置4个试件进行平行试验，试验结果如图6所示。

图6 小梁弯曲试验破坏应变

从图6可以看出，小梁破坏应变随着抗剥落剂剂量的增多，呈现出先增加后减小趋势，在抗剥落剂剂量为0.3%时达到峰值；掺入抗剥落剂后，小梁破坏应变增加，说明抗剥落剂对沥青混合料低温抗裂性能促进作用明显；观察图中曲线三段斜率，发现抗剥落剂剂量从0.2%增加到0.3%时斜率最大，而从0.3%到0.4%斜率出现负值，说明抗剥落剂对沥青低温抗裂性能促进作用有限，超过0.3%后就变现为对沥青低温抗裂性能的抑制作用。