RA抗车辙剂（精选6篇）
RA抗车辙剂 篇1
近年来沥青路面日渐严重的车辙问题成为困扰行业的一个难题。针对这种情况, 岩沥青改性沥青、抗车辙剂等广泛应用于实体工程以提高沥青混合料的高温稳定性, 减少车辙。抗车辙剂种类繁多, 究竟何种抗车辙剂比较突出且对混合料性能的提升是否高于岩沥青改性沥青, 这些问题很少有实质的分析研究。本文依托实际工程对这一问题展开研究。
连霍高速公路新疆境内哈密段一期工程在通车两年后陆续出现车辙病害, 个别路段较为严重, 其车辙深度最大达到10cm以上, 严重影响道路的正常使用。新疆地区地处内陆, 夏季炎热且高温持续时间长, 冬季严寒, 温差巨大, 其独特的气候条件对沥青混合料的性能提出了全面的要求。本文结合哈密段二期中面层实体工程, 探讨国内外几种常见的抗车辙剂以及岩沥青改性沥青对AC - 20 沥青混合料性能的影响, 通过试验结果分析确定最佳抗车辙剂种类。
1原材料技术参数
石油沥青采用克拉玛依90 号沥青, 岩沥青改性沥青采用克拉玛依90 号基质沥青+ 新疆乌尔禾岩沥青 ( 岩沥青用量是基质沥青用量的8% ) , 主要技术指标见表1。集料采自哈密当地石场, 其技术指标符合沥青路面施工技术规范要求。抗车辙剂采用法国PR PLAST. S抗车辙剂、北京中显抗车辙剂、交通部RA抗车辙剂。
2级配设计
掺抗车辙剂的沥青混合料级配设计和普通沥青混合料类似。通过马歇尔击实试验成型混合料试件, 采用真空法测定各种混合料相应油石比的理论密度, 采用蜡封法测定混合料的毛体积密度, 计算相应的空隙率、矿料间隙率、粗集料矿料间隙率和沥青饱和度等指标, 最后确定最佳油石比。
本研究采用AC - 20 沥青混合料, 矿料级配如表2 所示。试验的沥青混合料包括: A组AH - 90#;B组岩沥青改性沥青; C组AH - 90 # + 法国PR PLAST. S抗车辙剂; D组AH - 90 # + 北京中显抗车辙剂; E组AH - 90# + RA抗车辙剂。其中抗车辙剂含量均为沥青混合料质量的0. 4% 。
最终确定的混合料油石比及其对应的毛体积密度如表3 所示。
3混合料性能试验
按照级配设计确定的各组最佳油石比进行混合料的性能试验。由于室内试验条件限制, 抗车辙剂采用人工添加的方式进行。
3. 1 高温稳定性试验
通常认为沥青混合料的高温稳定性与路用抗车辙性能存在着相关性, 本研究按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 ( JTJ E20—2011) 进行车辙试验, 通过动稳定度和相对变形两个指标评价沥青混合料高温稳定性。为减少试验的偶然性, 每组均进行三个平行试验取均值。试验结果如表4 和图1、图2 所示。
从数据对比分析可知:
( 1) 除掺基质沥青的A组以为, 各组动稳定度均高于《公路沥青路面设计规范》 ( JTG D50 - 2006) 中要求的3000 次/mm。
( 2) 相对A组掺基质沥青的混合料, 掺抗车辙剂的组动稳定度均有所提高, 相对变形有所减少, 其中E组沥青混合料动稳定度较A组提高了860%多, 相对变形减少了75% , 且比岩沥青改性沥青混合料高温性能好。
( 3) 五组沥青混合料高温性能从高到低依次排列为E组> D组> C组> B组> A组。
3. 2水稳定性能试验
对五组混合料进行浸水马歇尔试验和抗冻融劈裂试验进行水稳定性验证。采用浸水残留稳定度MS0和冻融劈裂强度比TSR双指标评价混合料水稳定性。试验结果如表5 所示。
通过试验数据对比, 可以发现:
( 1) 作为水稳定性的两个检验指标, 残留稳定度和冻融劈裂强度比并没有完全的一致性。残留稳定度方面依次是C组> E组> A组> D组> B组;冻融劈裂强度比依次是D组> C组> A组> E组>B组。
( 2) D组混合料残留稳定度低于A组, E组冻融劈裂强度比也低于A组, 这说明个别抗车辙剂在一定程度上会减小沥青混合料的水稳定性。
( 3) 各组残留稳定度MS0和冻融劈裂强度比TSR均符合规范要求值。
3. 3 低温抗裂性能
哈密地区12 月份到第二年1 月份平均气温在零下10℃左右, 这对沥青混合料的低温抗裂性能提出了要求。混合料的低温抗裂要求使用的沥青材料具有较低的劲度模量, 稠度较大。通常针入度大的沥青劲度模量低, 而高温抗车辙要求针入度低的沥青, 两者存在一定的矛盾。掺抗车辙剂的沥青混合料高温稳定性得到了极大程度的提高, 其低温抗裂性能如何, 本文采用低温弯曲试验对低温抗裂性能进行验证。试验结果如表6 所示。
通过试验结果可知:
( 1) 破坏应变均符合公路沥青路面施工技术规范要求值, 即不小于2000με。
( 2) 岩沥青改性沥青和抗车辙剂均对混合料低温抗裂性能有所提高。
( 3) 五组混合料低温抗裂性能依次为: E组> C组> D组> B组> A组。
4结论
( 1) 抗车辙剂能提高沥青混合料的高温稳定性、水稳定性以及低温抗裂性能, 且效果优于国内外运用较广的岩沥青改性沥青。个别抗车辙剂对混合料水稳定性能有所减小, 但仍符合规范要求。
( 2) 综合分析, 抗车辙剂对沥青混合料性能提升依次是RA抗车辙剂> 法国PR PLAST. S抗车辙剂> 中显牌抗车辙剂。掺RA抗车辙剂混合料冻融劈裂强度比低于基质沥青, 但仍符合规范要求。
摘要：通过室内试验, 研究了国内外几种抗车辙剂对AC-20型沥青混合料高温稳定性、水稳定性以及低温抗裂性的影响。通过试验对比, 几种抗车辙剂对沥青混合料动稳定度均有较大程度的提高, 且效果优于岩沥青改性沥青。个别抗车辙剂对沥青混合料的水稳定性能有所减弱。综合试验结果确定了最佳抗车辙剂。
关键词：沥青混合料,抗车辙剂,性能改善
参考文献
[1]肖庆一, 苪少权, 王航.添加PR PLAST.S抗车辙剂沥青混合料试验研究[J].武汉理工大学学报, 2006 (7) .
[2]戴佑才, 王辉.抗车辙剂沥青混合料的高温性能研究[J].中外公路, 2012 (3) .
[3]中华人民共和国交通运输部.JTG E20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].北京:人民交通出版社, 2011.
[4]张争奇, 赵战利, 张卫平.矿料级配对沥青混合料低温性能的影响[J].长安大学学报 (自然科学版) , 2005 (2) .
[5]交通运输部公路科学研究院公路中心.我国沥青路面车辙问题分析与院RA高模量抗车辙剂介绍[R].2007.
RA抗车辙剂 篇2
近年来, 随着社会经济的不断发展, 高等级公路建设在我国发展迅速。沥青混凝土路面具有施工期短、表面平整、行车舒适、低噪声、耐磨、养护维护简便等优点, 目前我国高等级公路普遍采用沥青混凝土路面。据统计, 1990年, 沥青混凝土路面所占比例为70%;至2004年, 所占比例增长至90%[1]。在沥青混凝土路面广泛应用的同时, 由于沥青混凝土材料性质及设计、施工等原因, 一些沥青路面会出现裂缝、车辙、松散、坑槽等损害[2]。在早期损害中, 车辙问题非常普遍, 不但降低了行车质量, 而且威胁着交通安全, 另外, 雨季时辙槽较深处会产生积水, 加剧了沥青混合料路面的损坏[3]。
目前, 常用三种方案解决车辙问题:改良级配、使用改性沥青以及掺加沥青混合料抗车辙剂。抗车辙剂是多种聚合物复合材料, 它通过对集料的增粘作用、对沥青的改性作用, 纤维加筋作用、弹性恢复作用可以明显提高沥青混凝土路面抗永久变形能力, 目前, 添加抗车辙剂是解决车辙问题的最经济、最有效、最实用的途径之一[4]。交通运输部针对抗车辙剂出台了相应的产品标准《JTT 860.1-2013沥青混合料改性添加剂第1部分:抗车辙剂》, 其中规定抗车辙剂熔融指数试验按GB/T 3682进行, 即在190℃温度下和21.6N (2.16kgf) 压力下, 抗车辙剂熔剂体在10min内通过标准毛细管的质量值[5], 但是标准在具体试验条件上未做明确规定, 给试验结果带来了一定不确定性, 本文通过讨论不同的试验条件对抗车辙剂熔融指数试验结果的影响, 并对抗车辙剂熔融指数试验条件提出建议, 以供相关人士参考。
2 抗车辙剂熔体流动速率的测试方法
GB/T 3682-2000中提供了两种测定方法:直接测定熔体质量流动速率 (MFR) 的方法A和先测定熔体体积流动速率 (MVR) 然后换算MFR的方法B。当熔体流动速率较小或模口膨胀过高的材料, 在240s的最大切粒间隔内, 可能会出现切段长度小于10mm的情况, 如果此时每个切段质量达到0.04g以上时, 可以使用方法A, 否则应使用方法B[6]。
方法A中MFR的计算公式如下, 单位为g/10min:
式中:θ——试验温度, ℃;
mnom——标称负荷, kg;
m——切段的平均质量, g:
tref——参比时间 (10min) , s (600s) ;
t——切段的时间间隔, s。
方法B有两种测定原则, a) 测定在规定时间内活塞的移动距离;b) 测定活塞移动规定距离所用的时间。熔体体积流动速率的计算公式如下, 单位为cm3/10min:
式中:A——活塞和料筒的切面平均值 (等于0.711cm2) , cm2;
t——预定测量时间 (a原则) 或测量时间的平均值 (b原则) , s;
l——活塞移动预定测量距离 (b原则) 或测量距离的平均值 (a原则) , cm。
方法B中MFR的计算公式如下:
式中:m——预定测量时间t秒内挤出的试样质量。
3 影响试验结果的因素
为了研究不同试验条件对熔体流动速率结果的影响, 采用Sekseth、Iterlong、Domix、砼仁4种市场上应用较广的抗车辙剂进行试验, 为了减小试验误差, 由同一人操作同一台仪器, 在相同的温湿度条件下按照标准试验方法进行, 每次添加试样质量为5.0g。
3.1 方法A中不同的切料时间对试验结果的影响
规范中已针对不同的熔体流动速率给出了切粒时间间隔, 在试验前未得知MFR如何选择切料时间间隔, 成为困扰试验者的难题。本文讨论了四种抗车辙剂切料时间为60s和120s情况下的熔体流动速率, 试验结果如图3-1。
从上图中可以看出, 切料时间间隔对试验结果有一定影响, 根据材料的不同, MFR误差在2%~19%之间。一般来说切料间隔60s时的MFR略大, 为了获得准确的试验结果, 在进行试验时要严格按照标准规定选择切料时间间隔。例如此试验中, 砼仁的MFR大于3.5g/10min, 按照规范需采用30s的切料时间间隔重新进行试验。
3.2 方法B中活塞移动规定距离对MFR的影响
规范中方法B有两种测定原则, 虽然根据不同的原则试验过程不同, 但是在计算MVR时两种原则的结果是相同的, 对于本文没有研究意义。方法B中原则a) 的计算与方法A相同, 因此此处仅讨论不同的活塞移动预定测量距离对MFR的影响。本文对四种车辙剂进行了不同活塞移动预定测量距离下MFR的试验, 活塞移动预定测量距离分别为10mm和20mm, 试验结果如图3-2。
从上图中可以看出, 当活塞移动预定测量距离不同时, 试验结果也随之改变, 一般来说10mm时的试验结果略大于20mm时, 试验误差在2%~5%之间, 总体来看不同的预定测量距离对结果影响较小。也可以看出GB/T 3682-2000中未对预定测量距离做出规定具有一定的合理性。
3.3 方法A与方法B结果比较
为了研究两种方法对试验结果的影响, 按照GB/T 3682-2000对方法A中挤出物切断时间间隔要求, 方法A采用Sekseth、Iterlong、Domix三种材料在60s切料间隔下的MFR试验结果, 方法B采用这三种材料在2.3中不同活塞预定测量距离下的平均值, 方法A与方法B试验结果对比如图3.3。
从上图可以看出, 不同的试验方法对结果产生一定影响, 随着材料不同误差在2%~5%之间, 一般来说方法A的试验结果偏小。GB/T 3682-2000中熔体质量流动速率试验首选方法A会得到一个更小的MFR, 这对材料的要求更严格, 也是对用户负责的行为。
4 结论
抗车辙剂已经广泛应用于沥青混合料, 对道路抗车辙病害起到了重要作用, 但是目前对抗车辙剂的研究较少, 本文介绍了抗车辙剂熔体流动速率的测试方法, 研究了不同试验条件对试验结果的影响得到以下结论:
1、GB/T 3682-2000中方法A选择不同的挤出物切段时间间隔对试验结果影响较大, 在试验时要严格按照规范要求选择切料间隔;
2、GB/T 3682-2000中方法B中不同的活塞移动预定测量距离对试验结果影响较小, 规范中未对预定测量距离做规定是合理的, 但是为了得到较严格的试验结果可以设定较大的预定测量距离;
3、方法A与方法B的试验结果相差较小, 但是方法A的结果更严格, 建议进行试验时首选方法A。
参考文献
[1]王淑颖.沥青混合料抗车辙性能影响因素及评价指标的研究[D].北京:北京工业大学, 2011.
[2]曾志威.掺抗车辙剂沥青混合料路用性能研究[D].长沙:长沙理工大学, 2009.
[3]王文君.抗车辙剂改性沥青混合料关键参数设计及路用性能研究.西安:长安大学, 2011.
[4]王万平.抗车辙沥青混合料的试验研究.长沙:长沙理工大学, 2010.
[5]JTT 860.1-2013, 沥青混合料改性添加剂第1部分:抗车辙剂[S].
RA抗车辙剂 篇3
1 原材料概况
1.1 沥青
采用壳牌-90#道路石油沥青,其基本性能结果为:针入度(25℃,0.1 mm)85,软化点46.8℃,15℃延度大于120 cm,基本性能满足90#道路石油沥青技术要求。
1.2 集料和矿粉
集料采用白旗安山岩,矿粉采用普通石灰石矿粉;白旗安山岩基本性能为:表观相对密度2.795,吸水率0.5%,压碎值洛杉矶磨耗值正片状与沥青的粘附性级坚固性石灰岩矿粉基本性能为:表观相对密度2.687,亲水系数0.78。
2 试验设计
2.1 抗车辙剂对沥青胶浆粘度影响分析
采用布氏粘度计对掺抗车辙剂前后的沥青粘度进行测试,分析抗车辙剂对沥青的粘度影响变化规律,根据抗车辙剂在混合料中0.2%～0.6%的指导掺量,计算出其制成沥青胶浆的掺量为4.8%～14.3%。
2.2 抗车辙剂对混合料常规性能的影响分析
按照现行规范,采用中粒式AC-20C型级配范围,并引入Superpave19的禁区和控制点,在室内采用旋转压实的方法首先进行级配优化,再采用马歇尔方法确定混合料的最佳沥青用量,然后进行混合料的稳定度、车辙、劈裂试验进行混合料的常规性能试验研究,以测试抗车辙剂对混合料的高、低温性能和水稳定性的影响。
2.3 抗车辙剂对混合料疲劳寿命的影响分析
采用UTM-25材料试验系统对掺车辙剂的混合料进行疲劳性能对比测试,以检验抗车辙剂对混合料疲劳寿命的影响。
3 试验结果与分析
3.1 级配优化设计结果
采用AC-20C级配范围,结合Superpave19的禁区和控制点,根据旋转压实结果,优选出的AC-20C型沥青混合料的级配如表1所示。
根据优化好的合成级配,采用马歇尔方法确定得该级配最佳沥青用量为4.2%。
3.2 抗车辙剂对沥青的粘度影响试验结果与分析
根据试验设计,分别采用0.2%、0.4%、0.6%3个掺量(占沥青混合料的质量百分比),以4.2%为最佳沥青用量,计算出不同掺量条件下试验所需抗车辙剂占对应的沥青质量百分率分别为:4.8%、9.5%、14.3%,以此掺量进行抗车辙剂的沥青胶浆的制备,采用高速剪切试验仪,在165℃条件下搅拌30 min,使抗车辙剂均匀分散在沥青中,按照T0625-2000沥青布氏旋转粘度试验规程要求进行,其结果如表2所示。
粘度/(Pa·s)
从表1试验结果可以看出,抗车辙剂掺量在0.2%以下时,其对沥青的粘度影响很小,但总的变化趋势是:在同一温度点上,沥青的粘度随着抗车辙剂的掺量的增加而增加。当抗车辙剂掺量增加到一定程度时,其对沥青高温粘度的影响趋势逐渐变弱从图可以看出当沥青温度在以上时其不同掺量条件下的沥青粘度基本接近,说明掺加抗车辙剂以后沥青的拌和温度可以不必要做大幅提高。
从图1还可以看出,抗车辙剂掺量对沥青粘度影响最显著的温度段在110～145℃之间,而这个区间正是沥青混合料的有效施工温度。从普通道路石油沥青的粘度-温度曲线确定其合理的碾压温度可以判断出,在抗车辙剂的掺量为0.2%以下时,可以确定沥青粘度范围0.28±0.03 Pa·s时对应的压实温度为133～139℃,在掺量为0.4%时,其相应的碾压温度应为137～142℃;在掺量为0.6%时,其相应的碾压温度应为142～147℃;可见,随着抗车辙剂掺量的增加,施工压实温度应做相应的提高。从抗车辙剂掺量对沥青的影响效果可以分析出,抗车辙剂的掺量至少应在0.2%以上时才能对沥青的的粘度产生明显效果。
3.3 混合料水稳定性试验
试验采用浸水马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比值来判断抗车辙剂对沥青混合料的水稳定性,我国公路工程沥青及沥青混合料试验规程对普通沥青混合料要求马歇尔残留稳定度要大于80%,冻融劈裂强度比要大于75%。抗车辙剂掺量分别采用0、0.2%、0.4%、0.6%4种进行比对,具体试验结果见表3。
从表3可以看出:混合料中掺加抗车辙剂后,沥青混合料的马歇尔稳定度、马歇尔残留稳定度比、劈裂强度、冻融劈裂强度比都有显著提高。从图2、图3可以看出,在抗车辙剂掺量达到0.4%以上时,马歇尔稳定度增加趋势趋于平缓;从图4、图5可以看出,在掺量达到0.4%时,劈裂强度和冻融劈裂强度比达到拐点极值,说明当抗车辙剂掺量达到0.4%以上时,对提高混合料的稳定度和劈裂强度已经没有实际意义。
3.4 高温稳定性试验
沥青混合料的高温稳定性是指混合料在夏季高温条件下经长期交通荷载作用后抵抗挤压和推移的性能,即高温抗车辙性能。实验室主要采用车辙试验结果-动稳定度来评价添加抗车辙剂沥青混合料的高温稳定性。所得试验结果如表4所示。
从表4可以看出:添加抗车辙剂后,0.2%掺量时比没掺加抗车辙剂时提高了35.0%;掺量0.4%时比不掺时提高了77.8%,掺量0.6%时比不掺时提高了95.8%,结果表明,添加抗车辙剂后沥青混合料的高温抗车辙能力显著提高。
3.5 混合料疲劳性能试验
疲劳试验采用澳大利亚UTM-25材料试验系统进行,实验前采用车辙成型机成型车辙试件,并切割成标准的小梁试件,其尺寸为50 mm×63.5 mm×380 mm。疲劳试验的试验温度为15℃,本研究选用的是10Hz的加载频率,荷载波形采用正弦波荷载进行疲劳试验,以试件的弯曲劲度模量降低为初始模量的一半为疲劳破坏的标准。
从表5可以看出:混合料中添加抗车辙剂后,其疲劳寿命均有不同程度提高,0.2%掺量时疲劳次数提高了约9.0%,0.4%掺量时疲劳次数提高了约15.3%,0.6%掺量时疲劳次数提高了约11.3%,在考虑试验影响因素的条件下,从疲劳寿命提高程度看,掺加抗车辙剂后对沥青混合料的疲劳寿命具有增强作用,掺加量在0.4%左右时效果最佳。
4 结论
a.在同一温度点上,沥青的粘度随着抗车辙剂的掺量的增加而增加。当抗车辙剂掺量增加到一定程度时,其对沥青高温粘度的影响趋势逐渐变弱;随着抗车辙剂掺量的增加,施工压实温度应做相应的提高。从抗车辙剂掺量对沥青的粘度影响效果可以分析出,抗车辙剂的掺量至少应在0.2%以上时才能对沥青的粘度产生明显效果。
b.混合料中掺加抗车辙剂后,沥青混合料的马歇尔稳定度、马歇尔残留稳定度比、劈裂强度、冻融劈裂强度比都有显著提高。在抗车辙剂掺量达到0.4%以上时,马歇尔稳定度增加趋势趋于平缓;在掺量达到0.4%时,劈裂强度和冻融劈裂强度比达到拐点极值,说明当抗车辙剂掺量达到0.4%以上时,对提高混合料的稳定度和劈裂强度已经没有实际意义。
c.添加抗车辙剂后,0.2%掺量时车辙结果提高35.0%;掺量0.4%时提高了77.8%,掺量0.6%时提高了95.8%,结果表明,添加抗车辙剂后沥青混合料的高温抗车辙能力显著提高。
d.从疲劳寿命提高程度看,掺加抗车辙剂后对沥青混合料的疲劳寿命具有增强作用,掺加量在0.4%左右时效果最佳
摘要：通过试验研究了添加不同剂量的抗车辙剂对沥青混合料性能的影响。结果表明,添加抗车辙剂后,沥青混合料的抗水损坏性以及高温稳定性能都得到提高。
关键词：抗车辙剂,沥青混合料,高温稳定性,水稳定性
参考文献
[1]JTJ 052—2000,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].
[2]JTG F40—2004,公路沥青路面施工技术规范[S].
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RA抗车辙剂 篇4
一、PR改性沥青的性能评价
对PR改性沥青的性能评价, 本文, 笔者选择了针入度、软化点、和延度三大常规指标, 沥青选用中石油克拉玛依生产的“昆仑牌”翼龙系列AH-90#A级沥青, PR抗车辙剂掺量分别为1.5%、3.5%和5.5%。
把沥青加热到150℃, 按一定的比例掺入PR抗车辙剂, 继续加热搅拌10分钟左右, 使改性剂充分分散到基质沥青中, 然后边加热边搅拌, 放入170～190℃温度的烘箱中约1h, 取出并在170～190℃的温度下剪切15min, 即可浇注沥青试模, 然后进行三大指标测试实验, 实验结果如表1所示。
由表1试验数据可知, 加入PR抗车辙剂后, 随着PR抗车辙剂掺量的增加, 针入度明显减小, 软化点增加。针入度减小说明温度敏感性降低, 软化点增加说明其抗高温变形能力有所提高。加入PR抗车辙剂后, 沥青的延度减小, 说明PR抗车辙剂在改善高温性能的同时会降低沥青的低温性能, 但是延度的降幅不大, 只要适当控制PR抗车辙剂的掺量, 对沥青的低温性能的影响就会较小。
二、PR抗车辙剂对沥青混合料性能的影响
粗集料采用石灰轧制的碎石, 石屑为石灰石轧制的石屑, 矿粉为天水五十里铺生产的矿粉, 由于PR抗车辙剂主要应用于上面层或中面层, 所以级配采用AC-20C的级配, 其合成级配如表2所示。
PR抗车辙剂添加量采用法国PR公司推荐的用于高速公路的最佳掺量0.4%, 未掺入PR抗车辙剂的沥青混合料通过马歇尔试验方法确定最佳油石比为4.6%, 掺入PR抗车辙剂之后根据法国PR公司的推荐, 油石比在原有基础上增加0.2, 即最佳油石比为4.8%。在沥青混合料的性能试验中, 根据《公路沥青路面施工技术规范》 (JTGF40-2004) , 抗水损坏性能采用冻融劈裂试验TSR指标和浸水马歇尔试验残留稳定度指标, 高温性能主要采用车辙试验动稳定度指标, 低温性能采用低温小梁试验中的破坏应变。其对比试验结果如表3所示。
由表3数据可知, 掺入0.4%的PR抗车辙剂之后, 沥青混合料的高温稳定性有了极大提高, 动稳定度提高了将近14倍, 水稳定性也有了较大改善, 但是低温性能略有降低, 但降幅很小。
三、结论
RA抗车辙剂 篇5
大量文献表明, 就沥青路面而言, 通常面层表面下5 cm～10 cm是产生车辙的主要区域, 这一区域正好位于中面层。另外, SHRP的研究成果认为:沥青路面内部温度比表面温度还高, 沥青面层下2 cm处是路面温度最高的地方。因此, 如何提高路面的抗重载能力和高温稳定性, 是重载交通路段设计中面临的主要课题。经试验, 泥岗路改造工程中在中面层AC-20沥青混合料中采用外加抗车辙剂改性的方式进行改性, 提高中面层的抗车辙能力。
1 作用机理
作用机理主要有以下四个方面:1) 集料增粘作用。抗车辙剂拌和时首先与集料干拌, 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;2) 沥青改性作用。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;3) 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;4) 变形恢复作用。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 原材料和试验方法
试验矿料级配按AC-20 (Ⅰ) 配制, 选用的材料为台湾CPC70号重交通沥青, 深圳芙蓉石场破碎石灰岩碎石, 博罗石粉厂生产的石灰石矿粉, 机制砂选用辉绿岩, 原材料的各项指标满足JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范的要求。
具体性能试验见表1～表4。
3 配合比设计
混合料级配采用泥岗路改造工程中面层的AC-20沥青混合料目标配比, 级配曲线如图1所示。
按照JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范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%。在实际工程中, 车辙王沥青混合料抗车辙剂的掺量为0.3% (质量比) , 为进行试验对比, 实验室采用了0.3%和0.5%两个掺量, 掺加0.3%和0.5%的沥青混合料抗车辙剂的沥青混合料的最佳油石比分别采用4.5%和4.6%。
4 路用性能测试
4.1 马歇尔试验
按照JTJ 052-2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程的试验方法对沥青混合料的马歇尔指标进行了测试, 以分析掺加抗车辙剂对沥青混合料体积指标的影响。
从试验结果可以看出, 掺加抗车辙剂后, 沥青混合料的各项体积指标都没有很大变化, 马歇尔稳定度有比较明显的增加。
4.2 水稳性检验
从试验结果可以看出, 掺加车辙剂对沥青混合料的水稳定性有明显提高, 并且常规和浸水马歇尔稳定度都高于空白样。
4.3 高温车辙性能
AC-20混合料试验结果见表5, 表6。
从上述试验结果可以看出:1) 掺加车辙剂对沥青混合料的高温稳定性有显著的提高, 掺加0.3%的抗车辙剂车辙动稳定度由空白样的1 698次/mm提高到7 000次/mm以上, 远远高于规范要求的3 000次/mm, 因此实际工程中采用0.3%的掺量是合理的。2) 掺加抗车辙剂后, 沥青混合料马歇尔试验的流值增大, 这符合改性沥青混合料的流值增大规律。3) 沥青混合料浸水48 h马歇尔稳定度有显著增大, 残留稳定度明显提高, 说明添加车辙王添加剂后, 沥青混合料的水稳定性得到明显提高。4) 马歇尔试验的稳定度在添加3‰车辙王添加剂后, 明显比空白样得到提高。5) 掺加车辙剂后, 劈裂强度绝对值和冻融劈裂强度比都有所提高。
5 施工工艺控制措施
5.1 拌和
使用抗车辙剂需要适当提高集料加热温度和沥青加热温度。一般情况下, 掺加沥青混合料添加剂后, 石料加热温度为190 ℃～200 ℃, 沥青加热温度为160 ℃～170 ℃。拌和后混合料的温度为170 ℃～185 ℃。
5.2 摊铺、碾压
将摊铺机熨平板预热到120 ℃左右, 然后将沥青混合料卸到受料斗内摊铺, 摊铺速度一般为2 m/min～3 m/min, 松铺系数一般为1.15, 摊铺温度为160 ℃～170 ℃。对于骨架密实型沥青混合料, 可以采用紧跟摊铺机, 采用紧跟慢压工艺压实, 初压温度为160 ℃～170 ℃;对于悬浮密实型沥青混合料, 初压温度为150 ℃～160 ℃, 初压采用12 t左右的钢轮压路机, 静压1遍, 然后用26 t胶轮压路机碾压2遍, 用12 t钢轮振动压路机振压2遍, 最后用12 t的钢轮压路机静压1遍, 其终压温度不低于100 ℃。从施工现场情况看, 掺加沥青混合料抗车辙剂后, AC-20 (Ⅰ) 沥青混合料在碾压过程中没有产生任何推移, 施工控制基本上和改性AC-20的控制方法相一致, 各种指标非常良好。
6 试验检测
6.1 马歇尔试验
拌和楼取样马歇尔试验结果见表7。
6.2 车辙试验
拌和楼取样车辙试验结果见表8。
从取样试验结果可以看出, 所得数据与试验数据接近, 证明抗车辙剂在拌和中能在沥青混合料中分散均匀, 并发挥相应的作用。泥岗路从通车至今近半年, 从目前的路面使用情况看, 经过高温、暴雨多以及重载交通的作用, 路面各项指标完全达到预期效果。
7 结语
1) 掺加沥青混合料抗车辙剂后, 沥青混合料的各项性能得到显著提高, 尤其是动稳定度提高的幅度较大, 远远超过规范要求的3 000次/mm, 这对于高温, 重载交通的路段具有很高的使用价值。2) 掺和抗车辙剂后的沥青混合料水稳定性有明显改善, 能够在很大程度上提高沥青路面的水损害。3) 外掺沥青混合料抗车辙剂施工工艺简单, 施工简便, 具有较高的实用价值。
参考文献
[1]JTJ 036-98, 公路改性沥青路面施工技术规范[S].
[2]华南理工大学道路工程研究所.湖南临长高速第六合同段沥青路面早期破损试验分析报告[R].2003.
RA抗车辙剂 篇6
为了提高沥青混合料在高温状态下的抗车辙能力,同时保证低温时不易变脆,延长路面的使用寿命,提出了采用橡胶粉和抗车辙剂复合改性沥青混合料的方法,使其更广泛地应用于公路工程。
1 原材料选择
1.1 橡胶粉
采用废旧轮胎按照常温研磨法加工成的橡胶粉,其主要成分为天然橡胶和合成橡胶。将磨细的废旧橡胶粉掺入沥青中,既能够明显改善沥青的高温性能和抗老化、耐疲劳性能,还可以解决“黑色污染”带来的社会问题[1]。试验采用干法工艺添加橡胶粉,掺量为沥青用量的20%。
1.2 抗车辙剂
试验使用的抗车辙剂是一种由多种聚合物复合而成的沥青混合料改性剂,掺量为混合料质量的0.3%。沥青混合料掺加抗车辙剂不需要改变级配,但油石比应增加0.2%。抗车辙剂的熔点为120～150℃,密度0.96～0.98 g/cm3,粒径2～4 mm,聚合物含量大于90%。
1.3 沥青
试验采用泰普克沥青(大众)有限公司生产的重交70号A级沥青。按照JTJ 052—2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》对沥青的各项指标进行测试,并将检测结果与JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》对照见表1。
1.4 集料
集料是组成沥青混合料的关键材料之一,其力学性能是决定沥青混合料强度性能的主要因素。此外,集料与沥青的粘附等级对沥青混合料强度的形成也起关键作用[1]。按照JTG E42—2005《公路工程集料试验规程》的试验方法对所用集料的性能进行了测试,其各项性能均能满足JTG F40—2004要求。
2 配合比设计
2.1 矿料级配设计
采用AC-13型沥青混合料级配,合成级配结果见表2。
2.2 油石比设计
按照我国现行沥青路面施工技术规范的规定,沥青混合料的沥青用量设计采用马歇尔试验方法。试验采用的矿料配合比按照之前确定的级配,橡胶粉掺量为沥青用量的20%,不掺加抗车辙剂。试验结果见表3。
经计算得出最佳油石比为4.93%,掺加抗车辙剂后油石比在原来基础上增大0.2%。因此,最后采用的油石比为5.13%。
3 橡胶抗车辙剂复合改性沥青混合料路用性能研究
采用确定的矿料配合比和最佳油石比制备沥青混合料,根据JTJ 052—2000规定的方法进行沥青混合料性能测试,并依照JTG F40—2004对测试结果进行评价。
3.1 水稳定性试验
制备马歇尔试件,进行沥青混合料的浸水马歇尔试验,浸水马歇尔试验与标准马歇尔试验的不同之处在于试件在规定温度的恒温水槽中的保温时间达到48 h[2]。测试结果见表4。
从表4可以看出,改性沥青混合料的残留稳定度均满足JTG F40—2004关于潮湿区改性沥青混合料浸水马歇尔试验残留稳定度不小于85%的要求,表明改性沥青混合料具有较好的水稳定性。其中抗车辙剂的改性效果略优于橡胶粉,浸水马歇尔试验残留稳定度达到94.7%。同时也验证了橡胶粉与抗车辙剂复合改性沥青混合料的水稳定性能相对最佳。
3.2 高温稳定性
轮碾法成型车辙试件,进行沥青混合料的车辙试验。测试结果见表5。
表5测试结果显示,改性沥青混合料的动稳定度均能达到JTG F40—2004关于改性沥青混合料不小于2800次/mm的技术要求,其中抗车辙剂对沥青混合料高温稳定性的改性效果较橡胶粉更为显著,动稳定度约为普通沥青混合料的6倍。
3.3 低温弯曲试验
将沥青混合料经轮碾法成型为300 mm×300 mm×50 mm的板块,然后切割成30 mm×35 mm×250 mm的小梁进行低温弯曲试验。试验温度为15℃,加载速率为50 mm/min。试验结果见表6。
表6结果显示,改性沥青混合料的破坏应变满足JTG F40—2004关于改性沥青混合料破坏应变不小于2500με的要求,具有良好的低温抗裂性能。其中,橡胶粉对沥青混合料的最大弯曲强度和破坏应变改善效果较抗车辙剂明显,而复合改性沥青混合料的低温抗裂性能最好。
3.4 疲劳性能试验
轮碾法成型300 mm×300 mm×50 mm的车辙试件,然后切割成50 mm×50 mm×240 mm的小梁备用。试验在UTM试验机上采用三点加载方式进行,疲劳性能试验结果见表7。
表7试验结果表明,抗车辙剂对沥青混合料的耐疲劳性能没有明显的改善作用,而橡胶粉的使用却能够显著改善沥青混合料的弹性恢复,吸收外载的能量从而提高沥青混合料的耐疲劳性能,有效延长沥青路面的使用寿命。
4 作用机理分析
4.1 橡胶粉的改性机理分析
将橡胶粉加入沥青混合料后,少部分橡胶以粒子态弥散于沥青中实现互溶。由于丁苯橡胶的分子质量大会对沥青分子起到切割、缠绕的作用,提高沥青的黏性和软化点,阻碍沥青分子的流动、滑动,因而使得沥青的高温性能改善;另一方面,橡胶与沥青接触后,部分沥青中的小分子组分起着溶剂的作用进入橡胶网络中,使得沥青中的小组分相对减少,对沥青在高温下的流动性起到了减缓作用,从而使高温性能得到改善[3]。另外,由于橡胶和沥青的相容性较差而形成镶嵌结构,低温时沥青硬而橡胶相对较软,在外力作用下橡胶对沥青又起到了增韧增塑的作用[4]。
高掺量橡胶粉在与沥青发生作用的同时,大部分橡胶粉和细集料一起填充在粗集料之间的空隙,由于橡胶粉具有很好的弹性恢复能力,能够大量吸收外荷载的能量,进而改善沥青混合料的性能。
4.2 抗车辙剂的改性机理分析
在拌和混合料时,抗车辙剂受石料温度的影响发生软化,在与沥青粘连过程中对其进行改性,增加沥青的黏度和与集料的粘附能力,提高沥青的软化点,降低对温度的敏感性。同时也可粘结着细集料一同嵌挤、填充在粗集料之间的空隙,使得混合料体系更加紧密,进而提高沥青混合料的整体强度[5]。
4.3 橡胶粉和抗车辙剂对沥青混合料的
复合改性作用
在制备沥青混合料时,先将集料加入拌和机适当拌和之后加入抗车辙剂和橡胶粉。抗车辙剂由于受到高温而发生软化,并在相继的搅拌过程中和细集料相互粘结。然后将沥青加入混合料进行拌和,在这个过程及之后的一段时间里,橡胶粉起到对沥青的改性作用。同时,抗车辙剂与沥青接触后也会产生胶结反应,从而起到对沥青的复合改性作用。
在搅拌和击实沥青混合料的过程中,沥青、橡胶粉、抗车辙剂和细集料结成团,增强了细集料的强度,而且能够更加密实地填充在粗集料之间的空隙,使得各种集料形成更高的整体强度。同时,大部分橡胶粉保持原有的性能与其它材料共混,大大改善了沥青混合料的弹性恢复能力和耐疲劳性能。
5 结语
橡胶粉能够增强沥青的黏性,改善高温性能,同时在低温时对沥青又起到增塑增韧的作用,进而很好地改善沥青混合料的低温抗裂性能和耐疲劳性能,有效延长沥青路面的使用寿命。
抗车辙剂和沥青混合料在高温环境下进行拌和时,可以和细集料相互粘结成团,在击实过程中填充在粗集料之间的缝隙成为密实的结构,形成更好的整体强度;当抗车辙剂和沥青在高温下接触时,彼此之间也能发生反应,从而显著提高沥青混合料的水稳定性和高温稳定性,同时对低温抗裂性能也有影响。
沥青混合料在橡胶粉和抗车辙剂的共同作用下,其高低温性能、水稳定性能和耐疲劳性能都能得到显著提高,复合改性效果显著。
摘要：采用橡胶粉和抗车辙剂对沥青混合料进行改性,对不同改性沥青混合料的高低温性能、水稳定性能和耐疲劳性能进行对照试验。分析了橡胶粉和抗车辙剂的共同作用机理,验证了采用橡胶粉和抗车辙剂进行复合改性可以使沥青混合料兼有2种材料分别改性的优点,具备更加优良的路用性能。
关键词：沥青混合料,橡胶粉,抗车辙剂,复合改性
参考文献
[1]郝培文.沥青与沥青混合料[M].北京:人民交通出版社,2009:57-82.
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[4]黄卫东,王翼,高川,等.橡胶沥青混合料的疲劳性能[J].同济大学学报(自然科学版),2009,37(11):1482-1486.