Study on Improving Road Performance of Asphalt Mixture with Kent Compound Modifier
郭博① GUO Bo；赵亮② ZHAO Liang
（①陕西铁路工程职业技术学院，渭南 714000；②中交二公局铁路工程有限公司，咸阳 713806）
（①Shaanxi Railway Institute，Weinan 714000，China；②CCCC-SHEC Railway Engineering Co.，Ltd.，Xianyang 713806，China）
摘要：针对目前改善沥青混合料路用性能的外加剂表现的单一性特性，本文引入的肯特莱复合改性剂在很好的改善沥青混合料高低温性能地同时兼顾水稳定性，大大提高了沥青混合料的温度适用范围，降低了沥青混合料的温度敏感性，对于我国大温差地区沥青路面有很好的应用前景。
Abstract: In view of the oneness of the performance of admixtures for improving the pavement performance of asphalt mixture, the Kentley composite modifier introduced in this paper can improve the high and low temperature performance of asphalt mixture while taking into account the water stability. The applicable temperature range of asphalt mixture reduces the temperature sensitivity of asphalt mixture, and has a good application prospect for asphalt pavement in large temperature difference areas in China.
关键词：单一性；沥青混合料高低温性能；温度敏感性；大温差地区
Key words: oneness；high and low temperature performance of asphalt mixture；temperature sensitivity；large temperature difference area
中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）25-0171-03
0 引言
高温车辙、低温开裂及水损害一直以来是沥青路面的常见病害。针对这些病害，目前国内外主要采用选择沥青品种、改善矿料级配、掺加外加剂（如抗车辙剂、纤维剂、橡胶粉等）等措施，以提高沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性，但每一种措施主要只解决一种病害，并不能解决多种路面病害并存的实际情况[1]。
本文引入由北京天成肯特莱有限公司研发的肯特莱复合改性剂，是一种颗粒状添加材料，以高聚物材料、木质素纤维以及天然沥青和化学助剂等多种物质，通过专门的工艺复合而成，可有效改善沥青混合料高低温性能，并兼顾水稳定性等多种路用性能，很好地弥补了上述措施存在的解决问题单一性缺陷。
1 原材料技术性能及配合比设计
1.1 原材料技术性能
本试验选用壳牌70号重交通道路石油沥青，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规》（JTJ 052-2000），对其主要性能指标进行测试，测试结果如表1所示。
填料采用磨细的石灰岩矿粉，其主要技术指标如表 2 所示。
集料选用干燥、洁净、无杂质的优质石灰岩，主要技术指标如表3所示。
肯特莱复合改性剂主要技术性能指标，如表4所示。
1.2 矿料级配组成设计
本文选用沥青混合料类型为AC-13型，为了能更好地反映肯特莱沥青混合料高温稳定性能，本研究选用该混合料适用条件为夏季炎热地区，矿料级配组成如表配合比如表5所示。
经试验确定，本研究基质AC-13型沥青混合料最佳油石比为4.3%，再向基质AC-13型沥青混合料中分别加入0.4%、0.6%及0.8%掺量的肯特莱复合改性剂，确定其最佳油石比分别为4.6%、4.8%、5.0%，在最佳油石比下，分别制作马歇尔试件，测定不同肯特莱复合改性剂掺量下，混合料的马歇尔性能指标，如表6所示。
2 肯特莱复合改性沥青混合料路用性能研究
2.1 高低温及水稳定性试验
本论文采用车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂强度试验，以动稳定度、低温弯拉破坏应变、冻融劈裂强度比指标来分别评价AC-13型肯特莱沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性能，不同肯特莱复合改性剂掺量下（0%、0.4%、0.6%、0.8%），各项指标的试验结果如图1-图3所示。
由图1-图3可得出如下结论：在普通沥青混合料中掺入肯特莱复合改性剂可显著提高混合料高温稳定性，对低温抗裂性、水稳定性能也有一定程度的改善。随着肯特莱复合改性剂掺量的增加，动稳定度呈现不断递增趋势，低温破坏弯拉应变、冻融劈裂强度比呈现先增后减趋势，其中掺量为0.6%时，低温破坏弯拉应变、冻融劈裂强度达到最大值，经综合考虑，肯特莱复合改性剂最佳掺量确定为0.6%。
2.2 机理分析
2.2.1 改善高温稳定性机理分析
一方面，沥青混合料的拌和温度高于复合改性剂的熔点，拌和过程中被熔融成粘流状态，与沥青一起填充于矿料间隙中，强化了颗粒间的粘结效果和骨架作用，混合料的密实度提高，进而促使其整体承载能力提高。另一方面，复合改性剂主要由高聚物材料、木质素纤维以及天然沥青和化学助剂等多种物质，通过专门的工艺复合而成的新型抗车辙剂，促使其易于融合于沥青胶浆中，可起到很好的交联加筋作用，提高了沥青的胶结强度，进而增强了混合料的整体强度[2][3]。正是由于上述两方面原因，促使沥青混合料的高温稳定性显著提高。
2.2.2 改善低温抗裂性机理分析
根据相关研究资料显示，沥青自身的低温性能对沥青混合料的低温抗裂性的影响远大于矿料本身，沥青的低温性能又可用低温拉伸变形能力很好的表征。复合改性剂中的高聚物材料可起到对沥青的改性作用，提高了低温延展性，并且可使沥青在较宽的低温范围内保持柔性。木质素纤维在混合料中呈空间网状结构，具有很好地加筋作用，提高了混合料的抗剪强度[4][5]。总之，在上述复合改性剂中两种物质的综合影响下，沥青混合料低温抗裂性得到一定程度的改善。
2.2.3 改善水稳定性机理分析
复合改性剂在拌和过程中呈较好地粘流状态，能够填充矿料中较大的孔隙，改善孔的结构，减少了连通孔的数量。此外，复合改性剂中高聚物材料可增强沥青胶结料与矿料的粘附性，混合料的界面强度得到加强，从而提高了混合料的抗水损害能力[6]。
3 结语
①在普通AC-13型沥青混合料中掺入肯特莱复合改性剂，可显著增强沥青混合料的高温抗车辙能力，虽然改善沥青混合料低温抗裂性没有像改善高温稳定性那样显著，但能在大幅度提高高温抗车辙能力的基础上，对低温抗裂性、水稳定性产生积极的影响，显示出良好的实用价值。②随着复合改性剂掺量的增加，高温稳定性呈现迅速增加趋势，低温抗裂性、水稳定性呈现先增后减趋势，当掺量为0.6%时，低温抗裂性、水稳定性达到最好，综合确定复合改性剂最佳掺量为0.6%。
参考文献：
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[3]惠冰.抗车辙剂改性沥青混合料技术性能研究[D].长安大学，2009.
[4]杨彦海，卞旺奎，杨野，张东旭.不同纤维掺量下SMA-13路用性能横向对比研究[J].公路，2017（03）.
[5]韩伟华.复合改性纤维沥青混合料路用性能研究[D].长安大学，2007.
[6]玄武岩纤维沥青混合料增强机理及路用性能研究[D].文月皎.吉林大学，2017.
[7]李松，田悦.改性沥青混合料路用性能的对比研究[J].价值工程，2017，36（20）：74-75. |
