高模量沥青混凝土的路用性能指标及应用

针对内蒙古干线公路沥青混凝土路面耐久性不足的问题，提出采用高模量沥青混凝土的方法进行维修；研制了一种可用于沥青路面面层的高模量沥青混凝土增模剂，并在此基础上提出了内蒙古地区高模量沥青混凝土路用性能指标的合理取值范围。结合实际工程，对试验路段的渗水系数、构造深度及摩擦系数等指标进行了跟踪检测。结果表明：高模量沥青混凝土的整体性能及耐久性都有较大提高，适用于内蒙古中、西部地区特殊气候条件下的沥青路面。

内蒙古自治区地域广袤，横跨中国的东北、华北、西北三大区，夏季短暂炎热，冬季漫长严寒，降雨少且不均匀，形成了特色鲜明的气候特点。近年来内蒙古自治区经济迅猛增长，重车数量增加，超载现象频繁，各等级公路的养护需求也随之复杂。在高温季节，沥青路面需要具备较高的稳定性，以抵抗由于重载车辆或渠化交通带来的破坏变形；在寒冷季节，沥青路面需要具备较好的柔韧性，以抵抗由温度收缩带来的低温开裂；另外，路面结构设计不合理或厚度不足，也会使沥青路面发生早期破坏(如车辙、坑槽、拥包及裂缝等病害)，导致路面使用性能迅速恶化。上述现象不仅增加了路面维修成本，也造成了人力、物力资源的严重浪费。在这样的情况下，如何提高沥青路面面层材料的整体性能，改善面层材料的疲劳性能和抗变形能力，从而延长沥青路面的使用寿命，成为目前道路工程中亟待解决的问题。
本文结合内蒙古国省干线公路常见的道路病害形式，提出采用高模量沥青混凝土对其进行大中修养护。首先，利用室内试验对高模量增模改性剂材料的组成及作用机理进行分析；然后，研究高模量沥青混凝土的拌和工艺、拌和时间以及拌和温度等；在此基础上提出适用于内蒙古干线公路高模量沥青混凝土路用性能的评价指标体系；结合试验路的铺筑，对沥青路面评价指标进行跟踪观测，分析其应用效果。
1 高模量改性剂组成及作用机理
1．1高模量改性剂的研制
目前市场上出现了很多高模量改性剂，包括法国PR增模剂、中路高模量抗车辙剂以及RPS高模量增模改性剂等。在这些增模剂中，法国PR增模剂为进口产品，价格相对较贵；中路高模量抗车辙剂的掺加量一般为沥青混合料的0．4％～0．6％，该增模剂在沥青混合料中的熔点较高，因此该产品所改善的沥青混合料性能不稳定。通过对沥青路面结构和材料的多年研究，本试验自主研发了RPS高模量增模改性剂，无论在经济成本上还是性能稳定性方面，都有了较大提高。
本文利用高分子聚合物、岩沥青、橡胶粉和其他超黏材料，研制了沥青路面抗车辙RPS高模量增模改性剂，如图1所示，产品结构组成如表1所示。
RPS高模量增模改性剂的主要特点有：熔点控制在120℃～130℃，在混合料拌和阶段直接加入混合料中，提高沥青路面的强度和刚度，不会降低沥青混合料的低温抗裂性能，且节能环保，可重复利用。
1．2高模量改性剂的作用机理
使用高模量增模改性剂的目标是提高沥青混凝土在车辆荷载下的力学刚度[4。7]。根据沥青混合料的强度构成原理，主要有表面理论和胶浆理论2种强度理论。表面理论认为沥青混合料模量的增加主要是内摩擦角的增大和黏聚力的增强；胶浆理论则认为沥青混合料处于一种三级分散体系中，沥青胶浆材料性能对混合料的强度起决定性作用。
当RPS高模量增模改性剂加入沥青混合料时，首先与集料产生反应，在高温下熔融分解，搅拌过程中与集料形成强大的界面力，同时增模剂中的高分子聚合物形成聚合物晶体，使基体沥青在混合料中得到强化。另外，加入热沥青后，增模剂可吸收沥青中的轻质油分从而改性沥青，同时形成一种胶结体系，该体系具有立体纤维网状结构，提高了沥青混合料的整体强度。上述增模改性剂的作用机理如图2所示。

投稿会员：芳华