肖靈斌
內蒙古路橋集團有限責任公司
摘 要：為了探究複合增強路用改性劑PB與瀝青混合料的路用性能各指標之間的關係變化，設計對比試驗。選擇中石化80號道路石油瀝青與江淮寶利SBS改性瀝青，採用AC-10C與AC-16C瀝青混合料級配，外摻PB與否3種選擇組合設計成8類瀝青混合料形成對比試驗。分別選取瀝青混合料進行車轍試驗、抗彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗與凍融劈裂試驗，依次對應動穩定度、破壞應變、殘留穩定度與凍融劈裂強度比值等指標評價混合料的高溫穩定性、低溫抗裂性、水穩定性等路用性能變化規律。最後得到結論:外摻改性劑PB可有效提升瀝青混合料的動穩定度、破壞應變、殘留穩定度與凍融劈裂強度比值，使得瀝青混合料的路用性能達到最優。
關鍵詞：PB改性劑;密級配瀝青混合料;路用性能;對比試驗;
隨著我國環境問題日漸凸顯，對於環保的重視也與日俱增。尤其現在塑料的廣泛使用，如何有效利用廢棄塑料成為該研究領域學者的重點研究課題。相關研究表明將廢舊塑料外摻入瀝青混合料內，可改善混合料的高溫穩定性與抗彎折性能，但會對混合料的低溫抗裂性能起到反向效果。同時相關研究表明在瀝青混合料內外摻玄武岩纖維，可顯著改善瀝青混合料的高溫穩定性、低溫抗裂性與使用時長等路用性能。
由於上述兩類外摻物對瀝青混合料的路用性能改善存在各自的缺陷，相關學者將其兩種外摻物複合加工後製作成複合增強路用改性劑PB並摻入瀝青混合料，以便提升路用性能與抗車轍性，全面改善瀝青混合料的性能。
本文為了探究複合增強路用改性劑PB與瀝青混合料的路用性能各指標之間的關係變化，選擇中石化80號道路石油瀝青與江淮寶利SBS改性瀝青，採用AC-10C與AC-16C瀝青混合料級配，外摻PB與否設計成8類瀝青混合料形成對比試驗。分別選取瀝青混合料進行車轍試驗、抗彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗與凍融劈裂試驗，依次對應動穩定度、破壞應變、殘留穩定度與凍融劈裂強度比值等指標評價混合料的高溫穩定性、低溫抗裂性、水穩定性等路用性能變化規律。
1 試驗原料
(1)所用瀝青介紹
在本文試驗中所用瀝青型號依次選擇中石化80號道路石油瀝青與江淮寶利SBS改性瀝青，兩類瀝青經過實測各性能指標均達到相應規範規定數值，具體情況如表1。
表1 兩類瀝青各性能指標實測數值 下載原圖
(2)集料與填料介紹
試驗所用粗細集料均來自江蘇省鎮江市某廠生產的石灰岩，各性能指標實測數據整理成表2。所用填料來自石灰岩礦粉，各性能指標實測數據整理成表3，所用礦料實測各性能指標均達到相應規範規定數值。
表2 試驗所用集料各性能指標實測數據 下載原圖
表3 礦粉各性能指標實測及標準數據 下載原圖
(3)複合增強型路用改性劑PB簡介
複合增強路用改性劑PB表面為無色透明，其內部為棕色金屬光澤，具體如圖1所示。PB改性劑保存條件較低，在常溫、低溫下均可，在工程中可結合工程需求對其長度尺寸自行設計。結合相關研究表明，長度為6.0mm的短切玄武岩纖維可有效提升瀝青混合料路用性能，所以本試驗中選擇6.0mm規格短切PB改性劑，其具體技術指標如表4所示。廢舊塑料盒玄武岩纖維質量以1∶1的比例進行摻配，PB改性劑外摻比例為0.50%。
圖1 複合增強路用改性劑PB外觀性狀 下載原圖
表4 改性劑PB各指標要求 下載原圖
2 瀝青混合料混合比確定
(1)礦料級配設計
為了探析PB改性劑與密級配瀝青混合料路用性能之間的影響關係，本試驗分別採用AC-10C與AC-16C瀝青混合料級配，各礦料級配設計情況如表5所示。
表5 試驗所用級配瀝青混合料合成級配情況 下載原圖
(2)最優油石比例設計
參考表5內礦料級配情況，將基質瀝青與SBS改性瀝青依次作為膠結料，並依次採用外摻或不外摻PB改性劑等組合方式獲得8類瀝青混合料，參照馬歇爾方法完成最優油石比例選擇，依照相關規範規程操作完成馬歇爾試驗，空隙比例控制範圍是3.0%～6.0%，將試驗數據整理成表6。
分析表6內數據不難得出，在改性劑PB的外摻，瀝青混合料油石比例增長，其幅度大約為0.30%～0.40%，同時穩定度數值也有所提升。對比兩類瀝青，普通瀝青混合料的油石比例與穩定度數值提升更加顯著，但其流值小幅減小。
3 PB改性劑與瀝青混合料路用性能關係
(1)高溫穩定性能
將制好的樣品構件放置在溫度為70℃的空氣浴內養護6h左右，在保證標準輪壓0.8MPa時，選擇上海某型號ABC-6自動車轍試驗儀完成瀝青混合料的車轍試驗，具體試驗數據如圖2所示。
表6 8類瀝青混合料的馬歇爾試驗數據匯總 下載原圖
分析圖2不難看出，在恆溫70.0℃的情形時，外摻改性劑PB可顯著提升瀝青混合料的高溫性能，其中基質瀝青混合料增幅最大，高達4500～6000次/mm，增加1.30～2.68倍。
圖2 車轍試驗數據對比分析圖 下載原圖
改性劑PB能夠提升瀝青混合料高溫性能的作用機理具體情況如下:可有效提升粘結性，廢舊塑料熔融後溶於基質瀝青內，可大幅增加瀝青膠漿的粘結性。纖維的加筋作用，可以降低礦料之間的滑動現象，有效避免塑性形變。
(2)低溫抗裂性能
本文參照相關實驗規程操作進行瀝青混合料彎曲實驗，完成對所設計的8類瀝青混合料的低溫性能評價工作，詳細實驗數據整理繪製成圖3。
圖3 低溫抗彎試驗數據對比分析圖 下載原圖
分析圖3不難看出，當瀝青混合料的級配一致時，外摻改性劑PB後瀝青混合料的破壞應變力全部得到增長。在外摻改性劑PB時，SBS改性瀝青與基質瀝青相對比，其低溫性能增長幅度大。在外摻改性劑PB時，AC-10C級配與AC-16C級配的瀝青相比較，其低溫性能提升幅度大。
(3)水穩定性
路表因大量雨水堆積長時間浸泡後，會降低瀝青和集料的粘結性，從而導致鬆散與脫落等現象，甚至出現坑槽等病害。所以本研究嚴格按照國內相關規範規程規定選擇浸水馬歇爾試驗與凍融劈裂試驗，通過分析各試驗數據對8類瀝青混合料的抗水損壞能力進行評價。
通過表7內試驗數據不難得到，瀝青混合料的殘留穩定度與凍融劈裂強度比值兩個指標數值全部達到相關技術規範內規定數值。當外摻入改性劑PB時，可增大殘留穩定度與凍融劈裂強度比值兩者數值，其中凍融劈裂強度比值增幅最大，可達到0.1%～4.2%。
表7 瀝青混合料水穩定性試驗數據匯總 下載原圖
4 結論
本文為了探究複合增強路用改性劑PB與瀝青混合料的路用性能各指標之間的關係變化，選擇中石化80號道路石油瀝青與江淮寶利SBS改性瀝青，採用AC-10C與AC-16C瀝青混合料級配，外摻PB與否3個組合設計成8類瀝青混合料形成對比試驗。分別選取瀝青混合料進行車轍試驗、抗彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗與凍融劈裂試驗，依次對應動穩定度、破壞應變、殘留穩定度與凍融劈裂強度比值等指標評價混合料的高溫穩定性、低溫抗裂性、水穩定性等路用性能變化規律。最後分析得出結論:外摻改性劑PB可有效提升瀝青混合料的動穩定度、破壞應變、殘留穩定度與凍融劈裂強度比值，使得瀝青混合料的路用性能達到最優。
參考文獻
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