RA抗车辙剂对沥青混合料高温性能的影响研究

储可华，张彩霞

（1.安徽省高速公路控股集团有限公司，安徽 合肥 230088；2.交通运输部公路科学研究院，北京 100088）

由于气候变暖和交通荷载增大，近年来沥青路面的车辙病害迅速增加，成为一种最主要的路面病害。车辙不仅会影响乘车的舒适性，更严重的是路表面的低洼处在降雨时会形成水塘，从而使高速行驶的车辆产生漂滑，造成交通事故，影响行车安全。近年来，国内外学者对车辙进行了大量的研究，其中最有效的抗车辙方法之一是采用外掺剂改性沥青混合料，RA抗车辙就是其中的一种外掺剂。本文通过沥青胶浆DSR试验、车辙试验验证了RA抗车辙剂对沥青混合料高温性能的影响。

1 沥青胶浆DSR模量试验及结果分析

沥青混合料性能受沥青、矿粉及外掺剂共同形成的沥青胶浆的影响，矿粉、外掺剂的不同性质与比例对沥青胶浆性能影响非常显著，改善胶浆性能是提高沥青路面性能的重要手段。

本研究采用动态剪切流变仪（Dynamic Shear Rheometer，简称DSR）评价沥青胶浆的高温性能。动态剪切流变仪是一种评价高分子材料流动特性的通用仪器。大量研究已经证明，沥青混合料的疲劳损伤、疲劳寿命与循环加载过程中的能量损失具有比例关系。在SHRP沥青分级的PG标准中，DSR主要用于评价旋转薄膜烘箱老化前后的高温性能和压力老化后沥青的疲劳性能（中温性能）。应用DSR的测定结果，既能够反映沥青的高温特性，同时也能够反映沥青的疲劳特性。

试验选用70＃基质沥青和石灰石矿粉，采用0.075mm方孔筛筛分矿粉，保留粒径小于0.075mm组分待用。按粉胶比（矿粉与沥青的质量比）为1.0制备沥青胶浆样品。外掺剂RA的掺量占基质沥青的8%（按沥青混合料外掺0.4%换算），PRM占沥青的17%（按沥青混合料外掺0.7%换算）。

试验条件：采用应变控制模式，原样试样应变值γ＝12%；原样动态剪切试验采用直径为25mm、盘间距为1000μm、厚度为1mm的试样；试验频率为ω＝10rad／s；测试温度分别为58℃、64℃、70℃、76℃、82℃、88℃。测试复合模量G*和相位角δ，计算车辙因子G*／sinδ，作为高温评价指标。试验结果见表1、图1和图2。按照标准要求，G*/sinδ≥1.0kPa。

表1 不同沥青胶浆的抗车辙因子、相位角和复合模量

图1 不同温度下三类沥青胶浆抗车辙因子的变化

图2 不同温度下三类沥青相位角的变化

从表1及图1、图2可以看出：a）在基质沥青的基础上掺加各种改性剂后，改性沥青胶浆在58℃、64℃、70℃、76℃、82℃、88℃下的抗车辙因子均有大幅度的提升，根据本试验数据可知，添加RA抗车辙剂和PRM改性剂能够提高沥青混合料的抗车辙性能，且RA的抗车辙性能优于PRM；b）从相位角也能得出相同的结论，相位角δ的减小意味着沥青胶浆中弹性分量的增加，相同的荷载作用下其变形恢复也在增多，表明其抵抗变形开裂性能增强。

2 车辙试验及结果分析

沥青混合料是一种粘弹性材料，其物理力学性能与温度和荷载作用时间密切相关。沥青路面在使用期间，经受从低温到高温不同环境条件的考验。通常所说的沥青混合料的高温稳定性能的“高温”条件是指在使用过程中受到交通荷载的反复作用，容易产生车辙、推移、拥包等永久变形的温度范围。目前许多国家已经把车辙试验作为验证沥青混合料高温稳定性能的一项评价指标。

本研究采用AC—13混合料，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ 052—2000）中的试验方法对RA改性沥青、70＃普通沥青和PRM改性沥青混合料进行车辙试验。试件采用轮碾成型机碾压成型的长300mm、宽300mm、厚50mm的板块状试件。

在进行常规车辙试验时，由于添加了改性剂，导致常规试验环境（60℃，0.7MPa）下的车辙值过大。基于此，本研究中对RA、PRM改性沥青混合料又进行了试验温度为70℃、压力荷载为0.85MPa的车辙试验。其中RA和PRM的掺量均为0.3%，试验结果见表2、图3。

表2 车辙试验结果汇总 单位：次/mm

图3 不同条件下三种沥青混合料的车辙指标

从以上指标对比可以看出，与70＃普通沥青相比，添加RA和PRM改性剂能够显著改善沥青混合料抗车辙性能，且RA的改善效果要优于同等掺量下的PRM，当环境条件更为苛刻时，其改善效果更为明显。

3 结论

3.1 沥青胶浆DSR试验中采用动态剪切试验的抗车辙因子G*/sinδ较好地评价了70＃普通沥青、PRM改性沥青、RA改性沥青的高温性能。在基质沥青的基础上掺加各种改性剂后，沥青胶浆在高温下的抗车辙因子均有大幅度的提升，其中添加RA抗车辙剂的沥青胶浆的高温抗车辙性能尤为突出。

3.2 添加RA、PRM改性剂能够显著提高沥青混合料的高温性能，当试验环境比现行标准环境更为苛刻时，与PRM改性沥青混合料相比，添加RA抗车辙剂能更显著地改善沥青混合料的高温性能。

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