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抗车辙剂对沥青混合料性能影响

文章出处:未知 人气: 发表时间:2021-06-23 11:41:36
 摘 要:抗车辙剂在沥青混合料路面建设中已经得到推广应用,具有提高沥青混凝土模量的作用。文章就现在品种繁多的抗车辙剂的作用机理进行分析,利用室内试验的方法,取工程中拟采用的添加PR型抗车辙剂沥青混合料同普遍使用的SBS改性沥青混合料及基质沥青混合料作高温稳定性对比,总结试验结论,说明抗车辙剂对减缓车辙的产生和提高路面耐久性的作用。
 
  关键词:抗车辙剂;沥青混合料;路用性;指标
  
  高速公路的建设,为行车提供了很好的交通环境,提高了通行效率,加快了经济的发展。建成运营中的高速公路,由于通行车辆超载和流量大等因素影响,往往没有达到设计的使用年限就会出现各种的路面病害。其中货车通行量大的路段主要产生车辙,使行车舒适性和安全性降低,需要路面养护或者大、中修,提高了运营成本。针对这一问题,国内外进行了深入研究。通过分析沥青混合料的性能,主要因为混合料的模量低,提出高模量沥青混凝土(主要是掺加抗车辙剂提高模量)。通过ANSYS软件模拟分析,得出车辙产生的部位主要集中在中面层。
  为减缓车辙早期出现,延长路面使用寿命,主要采用添加抗车辙剂的做法来提高混合料的模量,增加高温稳定性。所使用的车辙剂主要有PR PLASTS抗车辙剂、PE 抗车辙剂、车辙王、橡塑复合型抗车辙剂CaR等。PR PLASTS抗车辙剂在国内推广较早,应用案例较多,取得了较好的效果。
 
 
1   抗车辙剂的作用机理
 
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  对于抗车辙剂作用机理,不同类型稍有差异。主要可概括为在沥青混合料中的增强填充、纤维加筋、增黏胶结、沥青改性和弹性恢复作用,从而提高沥青混合料高温稳定性而不影响其他路用性能。
  ①增强填充作用:抗车辙剂都是以颗粒形状存在,当拌和混合料中途加入,颗粒表面融化,粘结在矿料表面。颗粒内部软化,还以颗粒存在,通过施工过程,软化后的添加剂颗粒通过塑性变形,很好的填充嵌挤到级配骨架的空隙中,提高了密实度,增大矿料间的粘结面积,增强混合料之间的相互作用力。使混合料力学性能得到优化,提高了混合料抵抗荷载及抗车辙的能力。
  ②纤维加筋作用:沥青混合料中融化粘结,形成空间网状结构,类似加入纤维。将矿料颗粒紧固在一起,起到加筋作用,提高混合料整体强度。
  ③增黏胶结作用:车辙剂在混合料拌和过程中加入,部分融化包裹在矿料颗粒表面。由于其冷却后具有较高黏结性能,使矿料之间的胶结作用增强,提高了油膜的界面黏结强度。
  ④沥青改性作用:加入的抗车辙剂,大多是聚酯类高分子化合物。在沥青混合料施工后,抗车辙剂慢慢从沥青中吸附油分,起到对沥青改性的作用,提高沥青的粘附性等指标,增强混合料的路用性能。
  ⑤弹性恢复作用。在沥青混合料中加入的抗车辙剂,具有弹性变形能力。在较高温时,起填充作用的颗粒,具有使路面的部分变形恢复功能,减少了沥青混凝土路面的永久变形。
 
2 高温稳定性能对比
 
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  2.1 原材
  采用AC-16的沥青混凝土,基准对比原材料包括石灰岩质矿粉、花岗岩碎石和机制砂。粘结料:第一组采用壳牌A-90#基质沥青;另一组粘结料采用SBS改性沥青;第三组采用壳牌A-90#基质沥青,在拌和中掺加0.4%PR PLASTS抗车辙剂。
  集料性能满足公路沥青路面施工技术规范要求,基质沥青和SBS改性沥青均满足要求。
  2.2 马歇尔试验
  采用矿质混合料配合比设计方法,按规范范围要求进行筛分试验,计算各种矿料添加比例,确定配比。采用马歇尔试验方法确定最佳油石比。得出在满足规范的矿料配比条件下,确定出第一组油石比为4.7%;另一组油石比为4.7%;第三组油石比为4.8%。成型马歇尔试件测试指标结果见表1。
  由表1可以看出,三组沥青混合料的指标都能满足要求。但细看稳定度,各组数据差异较大。第一组稳定度值最低,第三组稳定度值最高。这是由于添加PR PLASTS抗车辙剂后,增强填充、纤维加筋、增黏胶结、沥青改性作用发挥的结果,提高了力学指标。
 
3 高温稳定性分析
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  根据2.2中的配合比,成型三组车辙板,每组三个批次。按照T0 719-1993规程的试验方法,进行沥青混合料不同温度下高温稳定性试验评定。由于中面层是路面中温度峰值最高部位,所以采用60 ℃、70 ℃、80 ℃三个温度进行车辙试验,结果见表2。
  由表2可以看出,在不同的温度下,动稳定度的变化趋势是相同的。随着温度升高动稳定度值在降低。第一组,温度由60~70 ℃动稳定度下降58.8%,由70~80 ℃下降67.2%;第二组,分别下降56.5%和69.0%;第三组,分别下降7.2%和38.6%。从下降的比率来看,掺加抗车辙剂后温度敏感性降低,高温抗车辙性能明显提高。再从不同温度各组数值看,掺加抗车辙剂一组明显高于前两组,说明其高温稳定性能不仅强于基质沥青混合料,而且好于SBS改性沥青混合料。当温度升高时,这种趋势越明显。
 
4 施工方式
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  掺加PR PLASTS抗车辙剂的沥青混合料施工方法和普通沥青混合料差异不大,有较好的适应性。主要差异是投放,方式有机器投放与人工投放两种。机器投放是指在拌和楼上安装投料机,该投料机有感应计量装置,只需人工直接投入足量的抗车辙剂,然后投料机根据每锅混合料的质量按照0.4%的比例称好PR抗车辙剂自动投放车辙剂与碎石混合料同时进入拌缸进行干拌。人工投放是指在拌和楼上拌缸旁设置一定高度的漏斗,根据每锅混合料的质量人工称取0.4%比例的PR抗车辙剂,在碎石混合料进入拌缸时,由人工投放到拌缸进行干拌。对温度比较敏感,主要注意温度控制。
 
5 结 论
 
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  添加PR PLASTS,对提高沥青混合料高温抗车辙能力效果显著;添加简便,工序简单,能获得良好性能。因此适用于高温地区重交通高等级公路沥青路面、重载车较多的地区及上下坡路段等。

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