LDT-1型抗车辙剂在不同掺量下的路用性能研究与应用

曾志丹

（广东协立工程咨询监理有限公司）

0 概述

随着经济、技术水平的发展，交通量的需求增大，车辆自身所载量相较之前也有了很大的提升，但是却面临一个问题：车辆易发生超载重载的现象，道路有渠化现象。在一些高温且交通负荷大、车流量多且纵坡路段多的地方，车辙问题明显，该问题直接影响了行车安全，路面行车舒适度较低还影响到了路面的建设以及后期养护等工作。

从产生原因来看，车辙可以分为两类，一类是可通过提升施工质量、增强路面基层强度来解决问题的结构性车辙，另一类是沥青面层结构强度较低而引起的流动性车辙，其可以通过掺入纤维聚合物、改善级配方案或者利用其它性能的沥青解决该问题[2-3]。

如今已有掺配各种外加剂、利用改性沥青以及SMA结构设计的方式解决上述问题，但是利用外加剂或者SMA结构会增加工程成本，且效果不佳；如果利用改性沥青，虽然能达到较好的效果，但是其不利于运输、储存，容易发生离析现象。国内外为了提高抗车辙性，在沥青混合料中专门加入了抗车辙改性剂，从而让沥青混合料在高温中仍然具有稳定性。从效果上来看，不仅便利施工且成本较低[1]。

1 室内试验

1.1 试验材料

⑴抗车辙剂：多种聚合物可以复合成LDT-1型抗车辙剂，一般需要将0.3%～0.5%的抗车辙剂加入沥青混合料中。

⑵沥青：为重交AH-70沥青。

⑶集料：粗集料和细集料均选用石灰岩碎石，矿物填料则用石灰岩磨好的石粉。

1.2 试验方案

在目标要求下配备LDT-1型抗车辙剂沥青混合料试件，按照0%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、5%的剂量加入LDT-1型抗车辙剂，油石比在5.1%时效果最好，之后在规范标准的指引下对上述混合料进行如下实验：车辙、低温弯曲、浸水马歇尔实验。

2 室内试验结果分析

2.1 LDT-1抗车辙剂掺入量对高温稳定性的影响

车辙实验利用轮碾法制备试件，设置在60℃、0.7MPa的条件下，在车辙试验仪的作用下检验试件的变形量，动稳定度利用变形量计算得知，图1为试验结果。

图1 车辙试验结果

结果表明，在普通沥青混合料中加入LDT-1型抗车辙剂可以增加沥青的动稳定度。如果LDT-1型抗车辙剂的掺入量是0%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、5%，那么沥青混合料的动稳定度是1358次/mm、4832次/mm、6785次/mm、7853次/mm、8567次/mm、8871次/mm，且随着掺入量的增大，动稳定度增大。从图1可以看出，掺入量从0%到0.35%时，动稳定度相差了5倍。此时的沥青混合料即使在高温情况下也比较稳定，抗车辙性增强。在抗车辙剂达到0.45%～0.5%后，随着掺入量的增大，由于在沥青混合料中的抗车辙剂自身的密度以及分布形态逐渐平衡，动稳定度也随之增加，但是程度逐渐趋于平缓。

2.2 LDT-1抗车辙剂掺入量对低温稳定性的影响

小梁弯曲试验利用MTS试验设备进行，且将温度设置在15℃、加载速率设置为50mm/min，图2为试验结果。

图2 小梁弯曲试验结果

结果表明，在普通沥青混合料中加入LDT-1型抗车辙剂可以增加沥青的低温稳定性。如果LDT-1型抗车辙剂的掺入量是0.35%，破坏应变是2886（为微应变），没有掺入抗车辙剂的破坏应变是2465，相比较大概有17.1%的提升。该掺入量下，沥青混合料满足其在低温下破坏应变不低于2500的规范要求。当掺入量超过0.35%之后，虽然低温稳定性还在增强，但是趋势缓慢。当掺入量超过0.4%时，破坏应变不再增强，反而呈现降低的趋势。从实验结果可以得出，为了增强沥青混合料的低温稳定性，最佳掺入量宜保持在0.35%。

2.3 LDT-1抗车辙剂对水稳定性的影响

水稳定性能的测定利用浸水马歇尔试验的方式进行，评测用残留稳定度作为指标，表1为试验结果。结果表明，在普通沥青混合料中加入LDT-1型抗车辙剂，残留稳定度先增大后减小。如果将掺入量设置在0.35%时，相对应的残留稳定度为93.4%，相较于掺入量为0%的情况，大约增加了11.2%，且此时残留稳定度最大。从实验结果可以得出，为了增强沥青混合料的水稳定性能，最佳掺入量宜保持在0.35%。

2.4 LDT-1抗车辙剂改性机理分析

⑴增大集料的粘结性能：在拌和集料和LDT-1抗车辙剂时，后者会粘附在前者上，从而集料粘结性能会增强。

⑵对沥青进行改性：拌和时，LDT-1抗车辙剂会出现溶解现象，同时沥青自身的软化温度以及沥青粘度会在两者的胶结下逐渐提升。

⑶加筋及增强韧性的作用：将LDT-1复合聚合物型抗车辙剂加入到沥青混合料后，在加热过程中该抗车辙剂会出现软化，此时聚合物内部的微结晶区变成塑料纤维，不仅可以增强沥青混合料的整体性能，而且混合料自身的韧性变得极强，同时沥青混合料的渗透性能大大降低。

3 工程应用

3.1 工程概况

在某新建公路上进行LDT-1型抗车辙沥青混合料的研究，该公路为二级公路，路面结构为掺入了0.35%的LDT-1型抗车辙沥青混合料的沥青路面，长大纵坡段在K231+120～K231+650处，其余所用到的材料和材料配比与室内试验相同。

3.2 施工要点

⑴拌和：此过程中沥青和集料自身的温度会有所提升，沥青会升高160%～170%、集料会升高190%～200%，该过程要保证出料温度＞175℃。拌和利用大型机械设备，将集料、基质沥青和抗车辙剂、矿粉依次加入拌和设备中，保证集料有15s的干拌时间，沥青混合料湿拌时间＞25s。

⑵摊铺：LDT-1抗车辙剂自身容易受到温度的影响，所以在运输的过程中做好保温工作。摊铺过程让2台摊铺机以2.5m/min的速度匀速进行，保持连贯，不能掉头或者停顿，将温度维持在160～170℃。

⑶碾压：该过程中要求将初压温度维持在150～160℃，最终的终压温度保持在90～100℃。

3.3 检测及评价

将LDT-1抗车辙剂沥青混合料拌和好之后，可以进一步准备试件完成后续的试验。通过检测得知，LDT-1抗车辙剂沥青混合料自身的动稳定次数、低温破坏应变以及残留稳定度分别为6795次/mm、2892uε、93.5%，该试验结果相较于室内试验结果效果更加明显，所达到的数据远超过设计要求。碾压好K231+120～K231+650段路面后，检测路面的渗水系数以及弯沉代表值，结果分别是28ml/min、0.154mm，相较于设计要求，分别偏小120ml/min、0.181mm。路面铺筑好之后，路面不存在搓板、裂缝或者泛油等不良现象。

该路面在高温天气以及多种多样的行车环境下使用三年之后，再次对K231+120～K231+650段长大纵坡路段进行观测，并得出如下结论：利用LDT-1抗车辙剂沥青混合料制成的沥青路面，路面结构良好，路面平整且无裂缝产生。

4 结论

⑴将LDT-1抗车辙剂加入沥青混合料之后，该材料自身的性能有了很大的改变，不仅提升了抗车辙能力，而且在高温下变得更加稳定，该混合料可以适应高温以及长大纵坡路面的多种考验。

⑵加入LDT-1抗车辙剂之后，该混合料自身的水稳定性有了大幅提升。通过对试验结果的分析，考虑到成本和效益问题，LDT-1抗车辙剂的最佳掺入量是0.35%。

⑶LDT-1抗车辙剂容易受到温度的影响，所以不管在拌合、摊铺还是在碾压过程中都要注意温度的影响。

⑷LDT-1抗车辙剂自身具有施工简单、工艺简易的优点，而且掺入量较小也能获得良好的效果。

⑸LDT-1抗车辙剂沥青混合料的路用性能需要通过后期的持续监测得到最终的结果。