掺入d―ii抗辙裂剂的沥青混合料抗老化性能研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 掺入 DII 抗辙裂剂的沥青混合料抗 老化性能研究 摘 要：为了解掺入 D-II 抗辙裂 剂的沥青混合料的抗老化性能，采取美 国 SHRP 老化试验方法，对 D-II 抗辙裂 剂掺加量为 0%、0.15% 、0.3%、0.4% 以及 0.5%的沥青混合料分别进行了实 验室模拟老化，如：高温车辙试验、低 温弯曲试验和冻融劈裂试验。试验结果 表明：掺入 D-II 抗辙裂剂的沥青混合料 具有很好的抗老化性能，高温抗车辙、 低温抗裂以及抗水损性能均很好，且性 能稳定。确定合理掺加量为 0.4%。 中国论文网 /8/view-12919591.htm 关键词：抗辙裂剂；模拟老化； SHRP；掺加量 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中图分类号：U414 文献标R 码：A 文章编号：1671-2064（2017） 05-0124-03 Study on the Anti-Aging Performance of Asphalt Mixture Added with D - II Anti-Rutting Agent Fan Changxin （National and Local Joint Engineering Laboratory of New Materials in Road；Shanxi Transportation Research Institute，Taiyuan Shanxi 030006） Abstract：To study the anti-aging performance of asphalt mixture added with D - II anti-rutting agent ， use the American SHRP asphalt mixture aging test method， make the laboratory simulation aging test of asphalt mixture adding D - II anti-rutting agent， which amount was 0%， 0.15%， 0.3%， 0.4% and 0.5%， such as： high temperature rutting test， low-temperature bending test and freeze-thaw splitting test. The test results -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 showed that the asphalt mixture added with D - II anti-rutting agent has good stable properties in anti-aging， high temperature rutting performance， low temperature cracking performance and resistance to water damage performance .The reasonable adding quantity is 0.4%. Key words：Anti-rutting Agent； Simulation Aging； SHRP； Mixing Amount 随着我国交通建设的迅速发展， 沥青路面道路的比重越来越多。并且沥 青高速公路达到维修养护阶段的规模进 展也十分迅速1。而目前新建的一些沥 青公路在设计服务年限内就会发生路面 病害，如车辙、龟裂甚至坑槽等，既影 响行车舒适性，又加大了维修养护成本。 沥青路面在使用期间承受交通、气候等 环境因素的综合作用，沥青混合料的使 用性能保持稳定或发生较小变化的能力， 称为沥青混合料的抗老化性能2。 国内外许多研究报告表明，沥青 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 混合料的抗老化性能与沥青路面的使寿 命关联很大。为改善沥青高速公路的质 量，以提高沥青混合料的高温抗车辙性 能、低温抗开裂以及抗水损害的性能， 相关学者提出许多实施改进方案，如使 用改性沥青、加入改性剂或改良矿料级 配等3。掺入改性剂对沥青混合料改性 研究是比较常见的方法，目前应用较多 的主要有多米克斯、PR、车辙王等抗车 辙剂。然而国内对掺入外加改性剂的沥 青混合料的抗老化研究还比较少4。 因此，为提高沥青高速公路的质 量，对沥青混合料的抗老化性能研究十 分必要。本文主要对自主研发的 D-II 抗 辙裂剂的抗老化性能进行综合评价，以 掺加量为变量通过高温动稳定度车辙试 验、低温小梁弯曲试验以及冻融劈裂试 验实现实验室规模的短期、长期模拟老 化，与未进行老化的混合料进行性能对 比，得出结论。 1 试验部分 1.1 主要原材料 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 石油沥青选用中石化东海牌 90 号沥青，按照 JTG E20-2011公路工程 沥青及沥青混合料试验规程相关标准 进行性能检测，其主要技术指标见表 1。 德路加 D-II 抗辙裂剂为黑色松散 颗粒，常温存储无粘结聚集现象，各项 指标符合出厂要求。 沥青混合料用粗细集料均为石灰 岩，矿粉为石灰岩磨制所得。 1.2 试验工艺 沥青混合料类型为 AC-20，矿料 级配组成见表 2。 拌合温度为 180，压实温度为 150160。室内进行沥青混合料的拌 合，掺入 D-II 抗辙裂剂的沥青混合料为 干法生产，D-II 与加热到 190的石料 先干拌 90s，然后加入沥青湿拌 90s，再 加入矿粉拌和 90s。 1.3 试验方案 本文采用美国 SHRP 计划提出的 沥青混合料模拟老化标准进行试验。对 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 不同德路加 D-II 抗辙裂剂掺加量的沥青 混合料进行试验室内短期长期老化处理。 D-II 掺加量分别为沥青混合料的 0%、0.15%、 0.3%、0.4%以及 0.5%。 并进行了老化前后的高温动稳定度车辙、 低温小梁弯曲以及冻融劈裂水稳定性试 验。通过各掺加量的沥青混合料抗老化 性能的对比，全面评价 D-II 抗辙裂剂的 抗老化性能，并确定最佳掺加量。 2 结果与讨论 2.1 老化对 沥青混合料高温抗车辙性能的影响 沥青混合料的高温抗车辙性能是 指夏季高温行车条件下，在车辆荷载的 长期重复作用下，路面不发生车辙泛油 等病害的性能5。实验室通过车辙试验 测得动稳定度来评价其性能。动稳定度 是指在规定稳定及荷载条件下，沥青混 合料每产生 1mm 变形的行走次数。 该试验按照公路工程沥青及沥 青混合料试验规程 （JTG E20-2011） 的标准要求进行。车辙实验仪为北京航 天航宇测控技术研究所的 HYCZ-5 型， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 试件采用碾压成型的 300mm300mm50mm 车辙试件，试验 温度为 606。 本次研究对不同 D-II 掺加量 （0%、 0.15%、0.3%、0.4%及 0.5%） 的沥青混合料分别进行未老化和短期老 化的车辙试验，测试结果动稳定度见表 3。 表 3 试验数据说明，未老化和短 期老化两种试验条件下，随着 D-II 抗辙 裂剂掺量的增加，动稳定度也在逐步增 加。当掺量达到 0.3%时，动稳定度为 3937 次/mm，达到相关标准，满足高温 路用条件。说明 D-II 抗辙裂剂在 0.3% 的掺量即具有优良的高温抗车辙性能。 当掺量为 0.4%和 0.5%之间时，动稳定 度在 50006000 次/mm 之间，性能十 分稳定。说明 0.4%的抗辙裂剂掺加量 已经具有优良的高温抗车辙性能。 短期老化和未老化相比，动稳定 度均有相应的增长，提高了 20%30% 之间。主要是由于在短期老化中沥青中 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 轻质组分的挥发，使得沥青粘度变高， 混合料高温性能的整体提升有关。这和 目前普遍认为的短期老化后沥青混合料 变硬，动稳定度变高的观点一致。当掺 量达到为 0.4%后，动稳定度的涨幅变 小，主要是抗辙裂剂掺量的增加，吸收 了部分沥青中的轻质组分，使得短期老 化中沥青混合料的变化不大。说明 0.4%的 掺量下，沥青混合料具有稳定的高温性 能抗老化能力。 综上所述，从高温抗车辙性能、 抗老化性能以及经济性考虑，0.4%的掺 加量已经可以很好地满足相关要求，0.5%的 掺加量即造成经济上的浪费。所以，0.4%的 抗辙裂剂掺量是合理的。 2.2 老化对沥青混合料低温弯曲 性能的影响 冬季我国大部分地区处于零下温 度，沥青路面在低温条件下容易发生开 裂现象，因此研究沥青混合料的低温抗 裂性能十分必要。本次研究采用公路 工程沥青及沥青混合料试验规程 （JTG -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 E20-2011）中 T0715-2011 弯曲试验， 在小梁跨中给试件施加集中荷载至断裂 破坏，测得破坏应变为评价标准。试件 为轮碾成型的车辙板切割制作的棱柱体 试件，尺寸符合长 250mm2.0mm、宽 30mm2.0mm、高 35mm2.0mm 的相 关技术要求7。分别对不同 D-II 抗辙 裂剂掺加量（0%、0.15%、0.3%、0.4% 及 0.5%）的沥青混合料进行未老化和 长期老化的低温小梁弯曲试验，测试结 果破坏应变见表 4。 表 4 试验数据说明，未老化条件 下，随着抗辙裂剂掺量的增加，沥青混 合料的低温弯曲破坏应变在逐渐提高。 当掺加量为 0%时，弯曲破坏应变为 1816，无法满足低温抗裂性能的要求。 当掺加量达到 0.3%时，弯曲破坏应变 为 2672，达到 JTG F40-2004 公路 沥青路面施工技术规范中弯曲破坏应 变大于 2600 的要求。当掺加量达到 0.4%到 0.5%时，弯曲破坏应变保持在 2900 左右，表明沥青混合料低温抗裂 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 性能趋于稳定。 经过长期老化试验后，不同掺量 下弯曲破坏应变均会减少。当掺加量为 0.3%时，已无法满足规范的要求。当掺 加量为 0.4%到 0.5%时，才能满足老化 后弯曲破坏应变大于 2600 的要求。 综上所述，从低温抗裂性能、抗 老化性能考虑，0.4%0.5%的掺加量才 可以满足抗裂性能的要求。 2.3 老化对沥青混合料水稳性能 的影响 水稳定性能是沥青混合料的重要 指标，表示沥青混合料的抗水损害能力。 我国主要按照公路工程沥青及沥青混 合料试验规程 （JTG E20-2011）的要 求，进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试 验8。 冻融劈裂试验的条件比浸水马歇 尔试验会苛刻一些，所以本文选用冻融 劈裂试验来评价沥青混合料的抗水害性 能，试验温度为 25，加载速率为 50mm/min。试件为双面各 50 次击实的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 标准马歇尔试件，高度符合 63.51.3mm 的要求。试件成型后经过 冻融循环条件后测得劈裂强度，以冻融 试件的劈裂强度与未冻融试件的劈裂强 度之比 TSR 作为沥青混合料水稳定性 能的评价指标9。分别对不同 D-II 掺 加量（0% 、0.15%、0.3% 、0.4% 及 0.5%） 的沥青混合料进行未老化和长期老化的 冻融劈裂试验，测试结果冻融劈裂试验 强度比 TSR 见表 5。 从上述表 5 试验数据分析可得， 随着 D-II 抗辙裂剂的掺入量增加，冻融 劈裂试验强度比 TSR 也在逐步增加。 掺加量为 0.3%时，TSR 刚好满足沥青 混合料规范的冻融劈裂试验强度比 TSR 不小于 80%的要求。当加入量为 0.4% 时 TSR 达到 93.14%，0.5%时 TSR 达到 94.19%，性能十分优异。 老化试验后，TSR 变化规律与未 老化相似，掺加量为 0.3%时即满足沥 青混合料规范的长期老化后 TSR 不小 于 75%的要求。当加入量为 0.4%时 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 12 TSR 达到 89.49%，0.5%时 TSR 达到 91.19%，表明沥青混合料体系具有优良 的水损抗老化性能。 综上所述，在 D-II 掺量 0.4%与 0.5%的条件下，冻融劈裂试验以及老化 试验后，AC-20 沥青混合料抗水损性能 满足相关规范，达到很好的效果。从使 用性能和经济性考虑，0.4%的抗辙裂剂 掺量是最合理的。 3 结语 （1）从高温抗车辙性能以及经 济性考虑，0.4%的掺加量已经可以很好 地满足相关要求，0.5%的掺加量即造成 经济上的浪费。 （2