新型沥青混合料改性剂的试验研究

(湖南省湘筑工程有限公司， 湖南 长沙 410004)

新型沥青混合料改性剂的试验研究

李欣

(湖南省湘筑工程有限公司， 湖南 长沙 410004)

改善沥青混凝土路面高温稳定性的方法有多种，较为常用的有沥青改性和添加抗车辙剂等方法，但这2种方法都有成本较高、工艺复杂等问题。LY新型沥青混合料改性剂，为改善路面高温稳定性提供了一种新思路。介绍了LY新型沥青混合料改性剂的特点、配合比设计及路用性能试验。

沥青混合料； 高温稳定性； LY改性剂

0 前言

近年来，随着交通量的迅猛增长和汽车重载现象的增加，越来越多的沥青混凝土路面在夏季高温时出现车辙、推移等破坏现象，对道路行车安全造成极大威胁。因此，提高沥青混合料的高温稳定性为现今沥青混凝土路面的趋势。在传统的沥青改性工艺中，存在生产能耗高、运输困难等局限，而大部分抗车辙剂的使用成本较高，在推广使用过程中也有限制。LY新型沥青混合料改性剂则是综合两者优势的基础上的一种解决高稳定性沥青混合料成本高、使用不便等问题的产品。本文将通过一系列试验，验证其性能的可靠性，为在即将开工的高速公路上应用该产品提供理论支持。

1 LY简介

LY新型沥青混合料改性剂是一种以硬质沥青为基础，通过添加工业废渣和其他添加剂，经过特殊工艺的处理，生产而得一种具有低成本、高性能的沥青混合料添加剂。其具有诸多特点如下。

1) 粘结力提高20%～30%以上。

LY新型沥青混合料改性剂在140 ℃以上高温融化后，在拌合过程中均匀地裹覆在骨料上，形成粘附性极强的一层薄膜。在基质沥青加入到拌缸后，LY薄膜和基质沥青粘附一起形成极强的粘附力，在混合料冷却后，转换成极强的沥青混合料间结构力，从而使得其马歇尔稳定度大大提高。

2) 提高了沥青混合料的高温稳定性。

掺加了LY的沥青混合料，因LY、石料和沥青的相互作用，形成的结构力在高温情况下能够不易变形，故其稳定性有显著的提高，抗车辙性能比改性沥青的提高1～3倍(一般在6000次/mm以上，改性沥青混合料在3000次/mm左右)左右。

3) 提高了沥青与石料的和易性，对石料的酸碱性要求降低。

LY在和骨料均匀拌合后裹覆在骨料上，从而形成强大的粘附力，其能很好抵抗不利条件对它的影响。同时，LY产品含有大量的氮、氧、有机硫等，使得沥青极性增加，对石料的浸润能力、粘附能力大大增强，在长时间高温条件下，其粘附性还有增强趋势，大大提高了LY沥青混合料的抗水损害性能，同时，为碱性石料缺乏地区修筑高等级沥青路面增加了新的技术途径。

4) 节省15%～30%的基质沥青。

LY的原材料中本身就含有沥青成分，在使用LY的同时，能够减少15%～30%的基质沥青。

2 配合比设计

LY的使用比较简单，其主要掺加在普通沥青或SBS改性沥青中，对沥青起到改性和增强路用性能的作用。LY沥青混合料的配合比设计和改性沥青混合料的配合比设计方法一致，不改变现有的试验方法和要求，唯一不同之处是在完成配合比设计后，根据LY掺量，同步减少配合比中沥青的用量。本次LY沥青混合料的沥青采用A — 70普通沥青，具体如下。

2.1 级配设计

本次研究采用AC — 16型级配，按照规范级配设计要求，各档集料筛分结果如表1，具体掺配比例如表2所示，设计合成级配曲线如图1。

表1 矿料筛分结果筛径/mm通过率/%10～18mm5～10mm3～5mm0～3mm矿粉19100100100100100169721001001001001324431001001001009516932100100100475021510010010023602056016571001180204259466100060204177396100030204872719950150204622049840075020439127908

由表1的筛分结果，按AC — 16的级配要求设计本次合成级配，设计结果如表2，以此得级配设计曲线图如图1所示。

表2 级配设计结果表%掺配比例10～18mm5～10mm3～5mm0～3mm矿粉253017253

图1 级配曲线图

2.2 确定最佳沥青用量

具体流程和方法如下：

1) 按照表2的配合比进行集料参配，定LY掺量为油石比的15%(LY使用范围为油石比的15%～20%，具体使用时根据实际需求而定，为便于表述，后述简用“A-70+LY”表示 LY沥青混凝土)，同时减少15%的沥青用量。

2) 混合料拌合温度170～180 ℃，将加热的粗细集料导入到拌合锅中拌合。

3) 加入LY均匀拌合，随后1～2 s加入70#沥青，进行拌合60 s，然后加入矿粉拌合60 s。保持在要求的温度内拌合。

4)击实温度140～160 ℃。

5) 通过对试件物理指标、力学性能指标的测定，得出A — 70+LY沥青混合料马歇尔试验结果，见表3。

表3 不同油石比的A-70+LY沥青混合料马歇尔试验结果油石比/%毛体积密度/(g·cm-3)理论相对密度/(g·cm-3)空隙率/%40243726156814452471259647965024782577382855249525592506(4～6)VMA/%VFA/%稳定度/kN流值/mm142522132730135644139031137720134234136816145732(≥135)(65～75)(≥80)(15～40) 注：以上各项指标均为4个试件的算术平均值；括号内值为技术要求。

依据A — 70+LY沥青混合料马歇尔试验结果(表3)和试验关系曲线，按照AC — 16马歇尔配合比设计要求和《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40 — 2004)中热拌沥青混合料配合比设计方法，确定油石比范围为4.53%～4.92%，综合考虑，最后选取最佳油石比为4.8%(因LY主要成分为沥青，故此量为实际油石比的量，即：实际A — 70沥青用量为4.08%，LY为0.72%)。最佳油石比下，LY沥青混合料马歇尔试验结果见表4。

从表4结果可知，本次配合比结果满足规范和技术的要求。

表4 LY—15%沥青混合料马歇尔试验结果油石比/%LY/%毛体积密度/(g·cm-3)理论相对密度/(g·cm-3)空隙率/%VMA/%VFA/%稳定度/kN流值/mm4807224772585419813669013334(4～6)(≥135)(65～75)(≥80)(15～40) 注：括号内值为技术要求。

3 路用性能试验

为评价LY多功能沥青混合料改性剂的路用性能，本试验以沥青用量最佳油石为4.8%，沥青混合料胶接料分别采用：A — 70沥青、A — 70沥青+LY(LY用量为油石比的15%)和SBS改性沥青，进行沥青混合料制件，进行沥青混合料的浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和车辙试验，通过试验结果比对，检验和评价LY沥青混合料的路用性能。

3.1 浸水马歇尔试验

将A — 70沥青、A — 70沥青+LY和SBS改性沥青等每种类型混合料定为一组，每组制备4个试件，按相关规范要求进行浸水马歇尔试验，所得试验结果取VMA、VFA、稳定度和流值的算术平均值，所得试验结果如表5。

表5 3种不同的沥青混合料的浸水马歇尔试验结果混合料类型60℃，1h试验数据60℃，48h试验数据VMA/%VFA/%稳定度/kN流值/mmVMA/%VFA/%稳定度/kN流值/mm残留稳定度/%A—7013470311192913370994327843A—70+LY132716136833132713120234879SBS133711148536131717133937901

从以上试验结果可知: 掺配A — 70+LY沥青混合料的残留稳定度为87.9%，比普通沥青混合料的水稳定性好些，但是略低于SBS改性沥青混合料，但总体上满足规范潮湿区普通沥青混合料浸水马歇尔残留稳定度大于80%的要求，也满足规范潮湿区改性沥青混合料浸水马歇尔残留稳定度大于85%的要求。

3.2 冻融劈裂试验

将A — 70沥青、A — 70沥青+LY和SBS改性沥青等每种类型混合料定为一组，每组制备8个试件，每组试件随机取4个进行冻融循环试验，4个不经冻融循环，按相关规范要求进行劈裂破坏试验，所得试验结果取VMA、VFA、破坏最大荷载和劈裂抗拉强度等结果的算术平均值，以冻融前后的劈裂抗拉强度之比求得冻融劈裂抗拉强度比，以此评价沥青混合料的水损坏性，所得试验结果如表6。

表6 3种不同的沥青混合料的冻融劈裂试验结果混合料类型未经冻融经过冻融VMA/%VFA/%破坏最大荷载/N劈裂抗拉强度/MPaVMA/%VFA/%破坏最大荷载/N劈裂抗拉强度/MPa冻融劈裂抗拉强度比TSR/%A—701446421322713314265512893130980A—70+LY1456391109511114564010380104934SBS144645104761041456409541094906

从以上试验结果可知，掺配LY — 15%的沥青混合料的冻融劈裂试验残留强度比为93.4%，试验结果优于SBS改性沥青，满足规范潮湿区普通沥青混合料冻融劈裂试验残留强度比大于75%的要求，也满足规范潮湿区改性沥青混合料冻融劈裂试验残留强度比大于80%的要求。

3.3 车辙试验

将A — 70沥青、A — 70沥青+LY和SBS改性沥青等每种类型混合料定为一组，制备沥青混合料，每组制作3个试件，每个件制成尺寸为300 mm×300 mm×50 mm的标准混合料试件，在60 ℃的温度下，监测其动稳定度，试验结果如表7所示。

表7 沥青混合料车辙试验结果混合料类型试样编号总变形/mmDS/(次·mm-1)试验结果平均值151231257A—702535617601378357811117419826429A—70+LY5182971596812620086848720635526SBS8231372416295922286117

从以上试验结果可知： 掺配A — 70+LY的沥青混合料的车辙动稳定度为6812次/mm，试验结果优于SBS改性沥青的6295次/mm，同时，和普通沥青混合料相比， LY能够起到极大提高沥青混合料的高温稳定性作用。

4 结论

综上可知：

1) A — 70普通沥青掺配LY多功能沥青混合料改性剂能够减少沥青的用量，在沥青价格较高时能够节约一定的成本。

2) LY多功能沥青混合料改性剂能够提高普通沥青混合料的水稳定性，能够达到规范对改性沥青混合料的技术要求，但是提升效果弱于SBS改性剂。

3) LY多功能沥青混合料改性剂能够有效提升普通沥青的高温稳定性，即使以15%油石比的掺量，其高温稳定性仍好于SBS改性沥青。

因此，从本次试验结果来看，LY多功能沥青混合料改性剂各项指标都较优秀，可以在实际工程上应用。但作为一种新型沥青混合料添加剂，其实际应用效果需要通过在工程上的长期实际应用来检验其使用效果。

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

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2017-01-16

李 欣(1982-)，女，工程师，从事路桥项目管理工作。