高性能沥青混合料改性剂应用探讨
朱彦 翟锐 李春雷
（江苏沪苏浙高速公路有限公司，邮编：215214）
摘要： 本文研究了添加拓博琳TMAP-8高性能改性剂（以下简称AP-8改性剂）的SMA-13和SUP-13沥青混合料的各项性能，并与相应的SBS改性沥青混合料进行了对比试验研究。室内试验研究表明：该改性剂可取代SBS改性沥青应用与路面的上面层、中面层和下面层。掺加AP-8改性剂的SUP-13沥青混合料的动稳定度是SBS改性沥青混合料的2倍，小梁弯曲破坏应变和冻融劈裂残留比（TSR）与SBS改性沥青混合料相当。经济分析表明， AP-8改性剂具有优异的经济效益，是高性能路面的理想改性剂材料。在室内试验研究的基础上，我们在G50高速江苏段修复中进行了广泛应用，进一步验证了产品的路用性能和可施工性。
引言
G50高速公路江苏段是国家高速公路网中上海至重庆高速公路的重要组成部分，也是江苏省规划建设的“五纵九横五联”高速公路网的重要组成部分。该道路于08年建成通车，至今局部路段出现了一定程度的不均匀沉降。现场调查发现，路面不均匀沉降主要由于本路段地处太湖流域冲积平原，工程沿线地质情况复杂，软土地基分布广泛，厚度大，力学性质差，不同的软基处理方式间过渡不够，存在差异沉降引起的，一定程度上影响行车的舒适性及性。为了保持道路品质，给过往驾乘人员舒适、的驾乘体验，我们及时采用加铺改性沥青混凝土面层的方法来处理路面不均匀沉降。加铺改性沥青混凝土，改性剂的选择是关键。传统工艺中SBS改性沥青能同时改善沥青混合料的高温抗车辙性能、低温抗冻裂和抗水损性能，因而广泛应用于高速公路的建设中[1]。但是在高速公路路面沉陷的养护中，由于加铺路段过多，地点分散，施工期长，改性沥青用量少，施工难度大，另外SBS改性沥青在使用过程中不宜长时间储存，也不能反复升温。由苏州拓博琳新材料科技有限公司自主研发生产的拓博琳TMAP-8改性剂能提高沥青混合料的高温抗车辙性能、低温抗裂和抗水损性能，并且使用方式简单灵活，非常适于加铺的沥青混合料中。为了更好的使用这种高性能改性剂，本文对其性能和SBS改性沥青混合料进行了详细的对比研究。
1 沥青混合料配合比设计
本文采用的级配分别是SUP-13和SMA-13，沥青为SBS改性沥青和70#基质沥青，沥青的技术指标满足国家规范要求，石料为玄武岩，SUP-13的油石比是5.0%，SMA-13的油石比是6.0%。
2 试验方法
根据产品介绍，厂家建议添加量为沥青混合料总质量的0.4%，试验室的试验步骤如下：将集料加热至180℃～190℃ ，投入试验室拌和机中，将相应量的AP-8改性剂加入拌和设备中在175℃下干拌60秒；加入相应量的沥青，拌和60秒，然后加入相应量的矿粉继续拌和60秒，拌和以裹覆均匀为准，试件在160℃成型。
3 高温稳定性、水稳定性、低温小梁弯曲对比试验
车辙试验、冻融劈裂试验和弯曲破坏试验与实际路面的变形、水损害和低温抗裂有较好的相关性，我们用这些试验来预测评价沥青路面性能，见表1。通过本次试验评价可以得到如下结论：（1）在SUP-13级配中，掺加0.4%AP-8改性剂的沥青混合料动稳定度远远大于SBS改性沥青混合料，冻融劈裂强度比和小梁弯曲破坏应变与SBS改性沥青混合料接近，远远大于国家技术规范；（2）在SMA-13级配中，掺加0.4%AP-8改性剂的沥青混合料动稳定度与SBS改性沥青混合料接近，冻融劈裂强度比和小梁弯曲破坏应变虽比SBS改性沥青混合料略低，仍满足国家《公路沥青路面施工技术规范》的施工要求[2]。
表1 沥青混合料对比试验结果
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混合料类型 |
沥青类型 |
动稳定度(次/mm) |
冻融劈裂强度比TSR(%) |
低温小梁弯拉破坏应变（με） |
|
Sup-13 |
SBS改性沥青 |
5199 |
90.3 |
3210 |
|
基质沥青+0.4% AP-8改性剂 |
13645 |
90.1 |
2927 |
|
SMA-13 |
SBS改性沥青 |
60 |
88.6 |
3075 |
|
基质沥青+0.4% AP-8改性剂 |
7386 |
83.2 |
2505 |
4 室内试验结论
综上所述，AP-8改性剂是一种性能良好的外掺型改性剂，能大幅度提高SUP-13沥青混合料的高温抗车辙性能，同时对沥青混合料的抗水损和抗低温冻裂性能有明显的改善作用，并且使用方便灵活，非常适用于高温地区重交通高等级公路沥青路面、重载车较多的地区的路面加铺养护中。
5 经济技术性分析
从上述的性能对比来看，添加AP-8改性剂的整体性能比SBS改性沥青+0.25%纤维的还要优越。以SUP-13为例，AP-8改性剂的掺量为沥青混合料的0.4%，1吨AP-8改性沥青混合料的价格只需要增加100元左右，而1吨SBS改性沥青+0.25%纤维的混合料的价格需要增加125元左右。掺加0.4%AP-8改性剂沥青混合料的成本比SBS改性沥青+0.25%纤维的混合料所需成本降低%， AP-8改性剂还能改善沥青混合料的抗变形、抗水损和抗低温冻裂性能，大大减小了后期的养护成本。
6 掺加AP-8改性剂的现场试验结果
在沪苏浙高速的沪浙和浙沪方向AP-8在基质沥青SUP13级配分别在多段路面修复工程分别得到了应用。 路面典型结构如图1所示。现场检测表明，路段的压实度和渗水系数均满足技术要求，具有良好的施工便宜性。马歇尔、高温稳定性、水稳定性试验和低温小梁弯拉破坏应变结果试验见表2和表3。
表2 掺加0.4% AP-8改性剂沥青混合料的马歇尔试验结果
|
沥青方案 |
油石比（%） |
空隙率VV(%) |
饱和度VFA(%) |
VMA(%) |
稳定度MS(KN) |
流值(0.1mm) |
|
70#基质沥青+0.4% AP-8改性剂 |
5.02 |
4.3 |
75.8 |
14.42 |
15.6 |
29.6 |
|
技术要求 |
4.9-5.3 |
3-6 |
70-85 |
≥14 |
≥8 |
-50 |
表3掺加0.4% AP-8改性剂沥青混合料的车辙试验结果
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沥青方案 |
动稳定度(次/mm) |
冻融劈裂强度比TSR(%) |
低温小梁弯拉破坏应变（με） |
|
70#基质沥青+0.4% AP-8改性剂 |
11576 |
92.1 |
3051 |
对这些路段通车半年的跟踪观测表明，添加AP-8改性剂的路段未见车辙、水损害、反射裂缝、拥包和推移等病害现象，经受住了高速重载交通考验。
7 结语
G50高速江苏段维修工程采用掺加苏州拓博琳新材料科技有限公司AP-8改性剂的沥青混合料，混合料的各项性能和现场使用情况良好，特别是高温抗车辙方面改善尤其明显，其动稳定度比SBS改性沥青混合料提高一倍。AP-8改性剂可以改善沥青混合料的性能，大幅度提高沥青混合料的质量，延长公路的使用年限，减少后期公路养护费用的投入，具有良好的性价比，非常适用于高温地区重交通高等级公路沥青路面、重载车较多的地区的路段。
