级配及抗车辙剂对沥青混合料抗车辙性能的影响分析

级配及抗车辙剂对沥青混合料抗车辙性能的影响分析

付银凯徐爽爽王辉

山东广信工程试验检测集团有限公司山东省济南市250002

摘要：为讨论同一种抗车辙剂对不同粒径沥青混合料抗车辙性能的改善效果以及比较分析不同措施对抗车辙性能改善的程度，依托实体工程，采用调整级配及添加KTL（垦特莱）抗车辙剂2种方式来提高沥青混合料的抗车辙性能。结果表明，2种方式皆可改善沥青混合料的抗车辙性能，且改善效果均依赖于沥青混合料的粒径。相比之下，添加抗车辙剂的改善效果更为明显，同时对粒径的依赖性较小。

关键词：抗车辙；车辙试验；单轴动态蠕变试验；级配；抗车辙剂

随着我国经济的快速发展，一些处在重要运输通道的高等级公路重载、超载现象非常突出，造成沥青路面的车辙病害尤为严重。车辙的产生极大地影响了行车的安全性和舒适性，降低了路面使用品质，缩短了路面使用寿命。因此，重载条件下沥青路面的车辙损坏是一个亟待解决的问题。本文以室内车辙试验为基本评价方法，辅以单轴动态蠕变试验，综合评定级配和抗车辙剂对不同沥青混合料抗车辙性能的影响。

1车辙试验

1.1试件成型及试验条件

为单独比较抗车辙剂对沥青混合料抗车辙性能的改善效果，试验中采用没有添加KTL抗车辙剂的KAC一16和KAC一20作为对比试件进行车辙试验及后面的动态蠕变试验，每种级配采用3个平行试件。试验所用7种级配沥青混合料，上、中面层为AC一16和KAC一16、AC一20和KAC一20，公称最大粒径均小于19mm，根据《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（以下简称《试验规程》）规定，厚度定为50mm，采用车辙试件尺寸为300mm（长）×300mill（宽）×50mm（厚）。下面层AC一25、KAC一25和ATB一25公称最大粒径大于等于26．5mm，厚度定为100mm，故采用车辙试件尺寸为300mm（长）×300mm（宽）×100mm（厚）。

采用轮碾成型方法进行试件成型。采用标准车辙试验，试验条件按《试验规程》规定：温度为60℃，轮压为0．7MPa。试件轮碾成型后常温放置12h以上，对于使用SBS改性沥青的上中面层沥青混合料放置时间为48h。待放置时间达到要求后，将试件在恒温室保温5h以上进行试验。

1．2试验结果分析

根据45min和60min的变形量，利用《试验规程》中给出的式（1）计算不同级配类型沥青混合料的动稳定度：

式中，DS为沥青混合料的动稳定度；d1为对应于时间t1的变形量；d2为对应于时间t2的变形量；C1为试验机类型系数，本试验中采用曲轴连杆驱动加载轮往返运行方式，取1．0；C2为试件系数，本次试验为制备宽300mm的试件，取1．0；N为试验轮往返碾压速度，为42次／min。而本次试验t1和t2均采用《试验规程》中的标准时间，分别为45min和60min。

根据上面层3种沥青混合料KAC一16+、KAC一16以及AC一16的动稳定度试验结果，从中可以看出，KAC一16动稳定度为3736次／mm，比AC一16提高了28．5％，而KAC一16+比KAC一16动稳定度提高88％，同时是AC一16的2．4倍，抗车辙改善效果更加显著。

根据中面层3种沥青混合料KAC一20+，KAC一20及AC一20的动稳定度试验结果，从中可以看出，KAC一20比AC一20动稳定度提高了880次／mm，增幅为17．4％，而KAC一20+比KAC一20动稳定度提高了78．6％，改善效果与前述混合料类似。

根据下面层的3种沥青混合料KAC一25、AC一25及ATB一25的动稳定度数据结果，从中可以看出，与前述结果略有不同，KAC一25与AC一25动稳定度基本相当，甚至于降低了3．5％。分析原因发现，当公称最大粒径达到26．5mm时，为保证达到规定的空隙率，抗车辙级配和原设计级配并无太大区别。如果仅为了提高沥青混合料的动稳定度而调整级配，可能难以达到规定的空隙率等其他

物理指标。而相比之下，KAC一16和KAC一20由于公称最大粒径为16mm和19mm，相对容易达到规定的空隙率，在级配调整时较KAC一25有更大的选择空间。所以级配调整对其抗车辙性能改善效果相对明显。

1．3级配和抗车辙剂的影响分析

为进一步分析问题，将调整级配和添加抗车辙剂2种方式对各沥青混合料动稳定度的改善程度（以提高百分率计）进行汇总。可以看出，随着集料粒径逐渐偏粗，级配调整对沥青混合料抗车辙性能的提高幅度逐渐减小。其原因在于随着粗集料所占比例的增大，混合料的抗车辙性能已逐渐提高，调整级配对抗车辙性能的改善效果变得并不明显。对于抗车辙剂而言，需要说明的是所示的动稳定度改善效果是在抗车辙级配的基础上进一步提高的，即KAC一16+和KAC一20+相对于KAC一16和KAC一20的改善程度。从中可以看出添加KTL抗车辙剂，抗车辙性能进一步得到大幅提高，并且程度明显大于级配调整。同样，由AC一16组到AC一25组，改善效果也逐渐减小。但降低趋势要缓于级配调整方式，说明级配调整对沥青混合料抗车辙性能的改善效果更加依赖于混合料的粒径组成。

2单轴动态蠕变试验

2．1试验条件

采用圆柱体沥青混合料试件，尺寸为100mm（直径）X150mm（高度），采用旋转压实成型。试验温度为45℃。采用万能材料试验机MTS一810实现半正弦波加载，荷载幅值为0，2MPa。加载时间采用0．2S，间歇时间为2S，二者之比为10：1，模拟实际路面车辆重复加载与卸载过程。沥青混合料单轴动态蠕变试验简要步骤包括：（1）试件控温：将试件置于恒温箱在45℃温度下保温6h，保证试件内外温度均达到45℃；（2）试件安装：将试件放置于MTS加载平台上，上下压头涂抹润滑油，且精确对中，以消除压头与试件端部摩擦造成的试验误差，保证试件变形均匀；（3）前期预压：预加的应力水平为0．01MPa，加载持续时间60s，间歇时间120S，重复3次；（4）试验加载：施加半正弦波动态荷载，应力水平为0．2MPa，试验持续时间为7200S。

2．2试验结果分析

单轴动态蠕变的试验数据经过处理得到应变一时间曲线。可以看出，单轴动态蠕变试验应变曲线符合沥青混合料变形的一般规律，即初始压密、稳定增长和加速变形3个阶段。同时，KAC一16的初始变形小于AC一16，其变形稳定增长阶段的应变增长速率小于后者，说明前者比后者的高温稳定性好。而KAC一16+的初期变形较KAC一16进一步减小，并且应变增长速率也要小于后者，可见KTL抗车辙剂对提高沥青混合料高温抗变形能力效果较好。而从调整级配和添加抗车辙剂二者的改善效果比较可以看出，前者对于提高沥青混合料高温稳定性的效果要好于后者。

结论

（1）从车辙试验的动稳定度和单轴动态蠕变试验的初始压密变形和变形增长速率等指标综合来看，级配调整及抗车辙剂添加有助于改善沥青混合料的高温稳定性。

（2）2种方式比较可以得出，添加KTL抗车辙剂的改善效果明显好于级配调整方式。

（3）随着集料粒径增大，级配调整和抗车辙剂添加对沥青混合料抗车辙性能的改善效果逐渐减弱，但后者改善效果的降低趋势缓于前者，即抗车辙剂的改善效果对集料粒径的依赖性小于级配调整方式。

参考文献：

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