工程设备与材料
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工程技术与发展
高模量剂对沥青混合料高温性能的影响
章维成 张江波
中建长江建设投资有限公司 四川成都 610000
【摘 要】通过升高温度和提高轮压这两种试验条件，能够明显增加试件抗车辙能力的区分度；采用 MMLS3 加速加载 20 万次后，沥青混 合料的车辙变形基本固定；综合沥青混合料抗车辙性能和成本因素，推荐高模量剂掺量为 0.4%。
【关键词】高模量剂；沥青混合料；高温性能；车辙试验
1 试验设计 1.1 原材料
试验沥青采用中石化生产的 SBS 改性沥青，其技术指标如表 1 所 示 。 所 有 指 标 均 符 合 《 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 》
（JTGF40-2004）之要求[13]。
表 1SBS 改性沥青技术指标 Table1TechnicalindexofSBSmodifiedasphalt
指标 单位 技术
要求
测试 结果
试验 方法 25℃针入度 0.1mm 40～60 48 T0604
软化点 ℃ ≥80 92 T0606 5℃延度 cm ≥30 38 T0605 运动粘度 135℃ Pa–s ≤3.0 1.8 T0625 闪点 ℃ ≥250 290 T0611
质量损
失比 % ±0.2 -0.09 T0609 25℃针入
度比 % ≥75 85 T0604 旋转薄
膜烘箱 试验后
5℃延度 cm ≥20 23 T0605 采用加拿大西科赛斯有限公司生产的高模量剂（XKSS）各档 集料和矿粉的技术指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》
（JTGF40-2004）之要求[13]。 1.2 沥青混合料设计
试验选用 AC-13、AC-16、AC-20 作为沥青混合料级配，根据 规范要求进行配合比设计。
将 0%、0.2%、0.4%、0.6%掺量（占沥青混合料的质量百分比）
的高模量剂分别加入三个级配的沥青混合料，采用马歇尔试验确定 各掺量下混合料的最佳沥青用量，如表 5 所示。由于高模量剂有一 定的吸油作用，因此随着高模量剂用量的增加，沥青混合料最佳沥 青用量逐渐变大。在最佳沥青用量条件下，不同掺量的高模量沥青 混合料的各项性能指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》
（JTGF40-2004）之要求[13]。
表 5 不同高模量剂掺量下沥青混合料的最佳沥青用量 Table5Optimumasphaltcontentsofasphaltmixtureswithdifferentadditi
onofhighmodulusagent 高模量剂掺
量（%）
AC-13 最佳 沥青用量（%）
AC-16 最佳 沥青用量（%）
AC-20 最佳 沥青用量（%）
0 4.7 4.5 4.2
0.2 4.7 4.6 4.3 0.4 4.8 4.7 4.4 0.6 4.9 4.8 4.5 1.3 试验方法
对 0%、0.2%、0.4%、0.6%掺量的 AC-13、AC-16、AC-20 高 模量沥青混合料进行马歇尔试验、车辙试验和 MMLS3 加速加载试 验，以马歇尔稳定度、动稳定度、相对变形率、车辙深度作为沥青 混合料的高温性能评价指标。在车辙试验中，选用 60°C、0.7MPa，
70°C、0.7MPa 以及 70°C、1.0Mpa 三个试验条件，对比不同试验 条件下，各掺量高模量沥青混合料的高温性能。在加速加载试验中，
采用 MMLS3 加载 30 万次，测量一定加载次数下，各掺量高模量沥 青混合料的车辙深度。
2 试验结果与分析 2.1 马歇尔稳定度
在各级配和各高模量剂掺量对应的的最佳油石比条件下，成型 沥青混合料马歇尔试件。将成型好的试件放入 60°C 的恒温水槽中 保温 30~40min，再测试其马歇尔稳定度，试验结果如图 2 所示。
6 8 10 12 14 16 18 20
0 0 . 2 0 . 4 0 . 6
马歇尔稳定度/KN
高模量剂掺量/%
AC-13 AC-16 AC-20
规范下限
图2马歇尔稳定度试验结果 Fig.2ResultsoftheMarshallstabilitytest
由马歇尔稳定度与高模量剂掺量关系可知，加入高模量剂能显 著提高 AC-13、AC-16 和 AC-20 沥青混合料的马歇尔稳定度，且 三种混合料的马歇尔稳定度随高模量剂掺量的增加均呈上升趋势，
该上升趋势随高模量剂用量的增加而逐渐减弱。当高模量剂掺量从 0%增加到 0.4%时，AC-13、AC-16 和 AC-20 沥青混合料的马歇尔 稳定度增加较快。
2.2 车辙试验
将沥青混合料碾压成型为 300mm×300mm×50mm 的车辙板试 件，在规定温度条件下（60°C、70°C）保温 5h 以上，相同温度 条件下以一定轮压（0.7MPa、1.0MPa）的实心橡胶轮胎在其上行走 1h，记录仪自动记录变形量与时间关系曲线，读取 45min 和 60min 时的车辙变形，计算各试验条件下，沥青混合料试件的动稳定度和 相对变形率.
2.3 MMLS3 加速加载试验
说明本文所用级配的沥青混合料在加载至 20 万次后基本达到 最大车辙变形。此外，随着高模量剂掺量的增加，三种级配沥青混 合料的车辙深度均有下降。当掺量从 0%增加到 0.2%时，混合料的 车辙深度下降显著，经过 30 万次加载，AC-13、AC-16、AC-20 沥青混合料车辙深度分别下降了 0.9mm、0.7mm、0.6mm。当掺量从 0.2%增加到 0.4%时，随着加载次数的增加，沥青混合料的车辙深 度差距变大，加载 10 万次后混合料的车辙变形明显减小，但掺量 提高至 0.6%后，沥青混合料的变形程度比掺量为 0.4%的改善较小，
这个结果与车辙试验结果一致。
3 结论
(1)从马歇尔稳定度结果来看，掺入 0.2%高模量剂便会显著提 高 AC-13、AC-16 和 AC-20 沥青混合料的稳定度，并且随着掺量 的提高，沥青混合料的马歇尔稳定度持续增大。
(2)从标准车辙试验结果来看，三种级配的沥青混合料动稳定度 随高模量剂掺量的增加而提高，相对变形率随掺量的增加而降低。
当温度从 60°C 提高至 70°C、轮胎压力从 0.7MPa 提高至 1.0MPa 时，更苛刻的试验条件提高了不同高模量剂掺量的沥青混合料车辙 试验结果的区别度。普通沥青混合料在 70°C、1.0MPa 条件下，动 稳定度衰减十分迅速，总变形量超过 20mm。
参考文献
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