沥青混凝土直投改性剂在中亚高寒地区的研究与应用

袁露

苏交科集团股份有限公司 江苏南京 211100

中亚高寒地区现有道路年代久远，病害严重，运输能力有限，鉴于目前的交通运输条件，使用成品改性沥青需要付出高额的运输成本，而且存在供货不足的问题。近些年来，我国对于干法工艺生产改性沥青混合料的研究院越来越多，部分研究表明，干法生产沥青混合料具有成本低、更利于监管、实施灵活等优点，而且可以达到和湿法工艺相似的沥青混合料[1]。因此，深入研究干法工艺生产的改性沥青混合料，对直投改性剂在中亚高寒地区的发展和应用具有重要的参考价值。

1 直投改性剂在中亚高寒地区的应用情况

依据中亚高寒地区的有关国家标准《机场用聚合物改性沥青混凝土玛蹄脂碎石混合料和玛蹄脂碎石聚合物改性沥青混凝土》（CTPK2373-2013）附件G建议使用的聚合物清单，建议使用的直投改性剂有PRFlex-20、Butonal、Cyпepплact、Superplast、ПP-Флeкc、Viskoplast-S等。

通过了解，目前最为常使用的是PRFlex-20以及Butonal两种。PRFlex-20是一种高粘度固体沥青混合料添加剂，呈颗粒状，直径约为：3mm。能够增强沥青结合料与骨料的内聚附着性能及粘结性。Butonal是一种基于苯乙烯-丁二烯分散的液体聚合物改性剂，用于改善沥青、沥青乳液和沥青混凝土的特性，可以加入到沥青中，也可以直接加入到沥青混凝土中。

中国国路高科生产的干法SBS改性剂通过将SBS胶屑结构单元微细化至50μm、普通SBS物理尺寸的约1/100，与集料和基质沥青在短时间拌合过程中快速熔融、达到微米级分散，充分发挥SBS改性效果，直接拌和成为性能优良的SBS改性沥青混合料[2]。

本文通过控制单一变量（不同直投改性剂的掺量）对改性沥青混凝土性能进行检测，确定满足规范要求的各种直投改性剂最佳掺量，通过经济和技术分析为施工选择提供依据。

2 改性沥青混凝土制备及性能试验

2.1 原材料选择

粗、细集料及填料应该满足中亚高寒地区的相关规范及标准的要求。沥青结合料同样应满足中亚高寒地区相关规范及标准的要求，按照设计图纸要求，使用70/100号基质沥青。沥青试验指标的详细数据详见表1。由试验结果分析可知，沥青所检各项指标均满足规范要求。

表1 基质沥青试验结果汇总表

2.2 直投添加剂

试验使用的直投添加剂为PRFlex-20、Butonal、国路高科干法SBS。

2.3 试验室制备改性沥青混合料样品

结合公路改造项目实际情况，其上面层采用SMA20改性沥青混凝土。使用SMA20沥青混凝土来验证各种直投添加剂的实际效果[3]。

使用试验室小型拌合锅拌制沥青混合料，之后按照中亚高寒地区的国家标准《道路和机场用有机胶结料试验方法》（CTPK1218-2003）要求，采用静压法成型沥青混凝土试件。SMA20聚合物改性沥青混凝土各项指标应满足中亚高寒地区国家标准CTPK2373-2013要求，具体数据要求详见表2。

2.4 性能试验

对成型的样品进行高度和直径检测，合格后按表2的检测项目进行相关物理力学性能检测。其中位移稳定性是测定试件在单轴压缩和马歇尔稳定度试验条件下的最大荷载及相应的极限变形量，通过荷载及变形量计算内摩擦系数[4-5]。

表3中各种检测指标的具体试验过程及相关要求见规范（CTPK1218-2003），在此不做赘述。

使用前文描述的3种直投改性剂制备的沥青混合料性能指标试验数据结果详见表3。

表3 沥青混凝土试验结果汇总表

2.5 结果分析

直投改性剂掺量：通过掺入不同比例的直投改性剂，均可以得到满足规范要求的沥青混凝土。三种直投改性就的掺量基本一致[6-7]。

体积指标：三种掺量的直投改性剂制备的样品体积指标检测结果基本一致。

力学性能指标：通过表2分析可知，PRFlex-20和干法SBS直投改性剂拌制的混合料力学性能指标基本一致，试验结果大于Butonal改性剂拌制的沥青混合料。图1可以很直观地反映出各项力学性能指标的大小。

图1 力学性能分析图

表2 SMA改性沥青混凝土物理力学性能指标要求

2.6 经济性等分析

Butonal直投改性剂为液体聚合物改性剂，一般为桶装（每桶约1000L），无需特别的存储设备，每吨为210万坚戈（约合人民币3.23万）。

PRFlex-20直投改性剂为2-4mm大小的颗粒装固体，一般为袋装（每袋约1吨），需要放入仓库存储防止受潮，每吨为220万坚戈（约合人民币3.38万）。

国路高科干法SBS改性剂（SBS-T）为固体颗粒，一般为袋装（一般为20Kg/袋，也可定制包装），同PRFlex-20需要仓库存储。因为还没有进入中亚高寒地区市场，目前无中亚高寒地区销售价格[8-9]。

因国路高科干法SBS未确定中亚高寒地区报价，仅对PRFlex-20和Butonal进行经济性分析，通过计算，每吨SMA混合料中Butonal改性剂较PRFlex-20成本约降低15.6坚戈（约合人民币0.24元）。

三者均需要单独的拌合楼投料装置及计量系统，在使用Butonal改性剂时需要注意如果运输中有较长的停顿时间或者再工作班结束时，应用水冲洗系统，防止聚合物堵塞管道。

3 结语

综合数据我们可以得出以下结论，PRFlex-20、Butonal、国路高科干法直投SBS改性剂三种改性剂拌制的沥青混合料均能够满足中亚高寒地区的相关规范要求。三者掺量相差不大，均在4%～5%范围内，实际使用时依据现场材料进行微调。

Butonal直投改性剂力学性能指标相对另外两种改性剂偏低，体积指标三者基本一致。

直投改性剂需要专门的投料机进行投料，Butonal作为液体改性剂，可以提前按比例加入基质沥青中（保证质量前提下），可以省去专门投料设备。

海外工程和偏远地区因交通运输条件和现场改性成本限制，使用改性沥青存在较大困难，直投改性剂直接投入到搅拌缸，无需配制专门的改性设备，能够有效地解决此问题。同时省去了改性沥青生产加工，节约成本并缩短工期。在施工时要做好质量控制，防止直投改性剂拌合不均匀造成沥青混合料不均匀而发生质量问题。