在沥青砼中添加两种外加剂的研究与应用

在沥青砼中添加两种外加剂的研究与应用

卞梁张慧杰鲁杨涛

中国水利水电第十四工程局有限公司云南昆明650041

摘要：本文通过在沥青砼配合比设计和研究过程中，加入一定剂量的抗剥落剂CECABASE200和抗车辙剂PRPLASTS?作为解决方案，以改善道路沥青砼的某些性能，提高沥青与石料的粘附性、沥青混合料的高温稳定性及沥青路面的使用性能，延长路面的使用寿命。

关键词：沥青砼；配合比；抗车辙剂；抗剥落剂

1、工程概况

喀麦隆RN1-LOT2公路2标段，位于喀麦隆中部，全线总长95km，行车道宽7m，路肩宽1.5m～2.0m。路面从下至上结构为25cm砾石料底基层+20cm级配碎石基层+5cm密集配沥青砼面层。

公路沿线石场的岩石云母含量和阴离子含量均偏高，本项目通过在沥青砼中加入一定剂量的抗剥落剂Cecabase?200和抗车辙剂PRPLASTS?作为解决方案，以改善道路沥青砼的某些性能，提高沥青与石料的粘附性、沥青混合料的高温稳定性及沥青路面的使用性能，延长路面的使用寿命。

2、PRPLASTS?抗车辙剂产品介绍

2.1基本性能

PRPLASTS?抗车辙添加剂是法国PRI公司生产的沥青混合料改性剂，黑色颗粒，其特性为：密度0.91~0.96g/cm3，熔点140~150℃，粒径4mm，填充成分＜5%。添加PR的沥青混合料能明显提高高温抗车辙能力，在低温抗裂及水稳定性方面也有所提高，使沥青混合料的综合性能得到显著改善，尤其是高温、重载路段能够增加路面使用年限，且具有很好的抗滑性。

2.2工作原理

PRPLASTS?主要是通过以下3种作用来实现对沥青混合料的改性：

（1）嵌挤作用：PR颗粒拌合时由于受高温作用而软化，再经施工碾压后成型，PR与骨料紧密结合填充嵌挤到级配骨料的空隙中，限制了矿料颗粒间的相对滑动，增加了矿料颗粒间的粘结力，因而提高了沥青混合料在高温下的高温抗变形性能。

（2）加筋作用：PR颗粒在级配骨架内部搭接在一起，形成一个立体网状结构，将矿料颗粒牢固地限制在网格内，加强了沥青矿粉胶结料体系相互作用力和整体性，从而使沥青混合料整体强度提高。

（3）胶结作用：拌和温度较高，颗粒变为粘流态，可均匀地包裹在矿料表面，当温度冷却后，与矿料颗粒胶结的界面具有较高的刚度和强度，从而提高混合料高温抗变形性能。

2.3技术优势

1）显著提高高温稳定性；2）能够达到BBME高模量沥青砼的弹性模量（NFEN13108-1）；3）降低沥青混合料对温度变化的敏感性；4）改善沥青混合料低温抗裂性及水稳定性；5）提高沥青混合料耐老化性；6）增加骨料与沥青结合料的粘结性；7）可降低沥青混合料的油石比；8）对沥青材料无特殊要求，可使用基质沥青即可生产高质量混合料。

2.4相关试验

2.4.1马歇尔试验

采用表干法测定混合料试件毛体积密度，并进行马歇尔试验。添加0-0.4%PRPLASTS?沥青混合料马歇尔试验结果如表1所示：

表1马歇尔试验结果

马歇尔稳定度随着PRPLASTS?量的增加而不断增加。从0.3%~0.4%的增幅最大，达到6.35KN；0.2%~0.3%的增幅次之，增加4KN；0~0.2%的最小，仅0.78KN。不添加PRPLASTS?的马氏模数与添加0.2%的几乎相同，添加0.3%的比添加0.2%的增加0.4KN/mm，添加0.4%的比添加0.3%增加1.1KN/mm，与马歇尔稳定度规律基本吻合。

2.4.2车辙试验

试验结果表明PRPLASTS?具有良好抗车辙能力，车辙变形率是普通沥青混合料的1/3，可满足规范EN13108-1中高模量沥青混合料BBME3级的技术要求。

表2车辙实验结果

3、Cecabase?200抗剥落剂的基本性能

Cecabase?200是法国Arkema公司的产品，其成分以表面活性剂为主，液态，按沥青质量的0.2%～0.5%添加，可降低沥青混合料生产温度约30℃。掺入后可显著提高沥青与石料的粘附性（将粘附等级提高到4～5级），使沥青混合料具有良好的抗水损害能力，能明显提高沥青混合料浸水马歇尔稳定度及冻融劈裂强度等力学指标；还可明显改善沥青的抗老化性能，综合提高路面质量；同时，其长期有效性极好，即随时间的增加，具有使沥青与酸性石料粘附性等级不降低甚至还会提高的特点。此产品对沥青主要性能指标没有影响，添加剂对沥青和骨料结合粘度的影响如下：

表3有无添加Cecabase?200情况下的粘度对比

上述配合比是用来做压强压力试验（DURIEZ，马歇尔）、旋转剪切压力试验及车辙试验的。

4.2.2试验结果

4.2.2.1旋转剪切压力试验（法国规范12697-31）

旋转剪切压力试验做出的汇总结果如下表6：

经过对全部各种混合料研究之后，发现F2（含5.6%和5.8%及6.0%的沥青）和F3（含5，7%沥青）作出的DURIEZ压强压力机械特性是满足要求的（抗压强度＞6兆帕；耐水度R'c/Rc＞0.75；91小于<压实度<95%。

4.2.2.3车辙试验（法国规范-12697-22）

沥青混合物车辙试验是在F2配比沥青含量分别为5.6%和5.8%的基础上所完成的，所得出的旋转剪切压力压实和DURIEZ压力压强的特性符合要求。

所取得的试验结果如下表8所示：

最终选择F2A配合比施工本工程的沥青砼。

5、结语

沥青砼添加剂的选择和使用，是实践性很强的课题。由于这两种添加剂技术成熟、性能稳定，让本工程的沥青砼路面质量得到了保证，并且增长了使用年限。既可以解决质量问题，也提高了经济效益。根据研究成果及自身特点进行针对性地推广应用，并采用不同添加剂的组合应用，体现了全新的沥青砼路面改性理念，扩展了沥青砼路面施工骨料的选择范围。