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  現(xiàn)階段，瀝青混合料路面經(jīng)常出現(xiàn)松散、沉陷、車轍、裂縫等病害，其中由于高低溫性能不足引起的車轍和裂縫對(duì)路面損害較大。因而，境內(nèi)外的研究人員通過(guò)加入添加劑來(lái)提高瀝青的性能，從而提高瀝青混合料的路用性能。研究表明，聚合物的加入對(duì)瀝青混合料改性的效果比較明顯，尤其表現(xiàn)在高溫穩(wěn)定性方面,而纖維增強(qiáng)材料在改善瀝青混合料的低溫抗裂性方面效果明顯。因此考慮將兩者按照一定比例摻配制得瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑，這對(duì)瀝青混合料的改性具有一定的意義。

  目前，對(duì)瀝青混合料的改性研究較為普遍，改性劑的種類也較為廣泛現(xiàn)階段，境內(nèi)外研究人員對(duì)于高分子聚合物和纖維材料在瀝青混合料中的應(yīng)用已經(jīng)有了廣泛的研究，而且對(duì)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑改性瀝青混合料也有了一定的探索，但對(duì)于這兩類改性材料復(fù)合使用的影響因素研究較少。

  基于此，研究通過(guò)改變礦料粒徑、制備方法以及級(jí)配類型3個(gè)因素，采用高溫車轍試驗(yàn)和低溫彎曲試驗(yàn)來(lái)研究瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑改性瀝青混合料的路用性能，并分析3種因素對(duì)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑改性瀝青的影響，為瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑在道路工程領(lǐng)域的應(yīng)用提供借鑒。

1試驗(yàn)原材料及試驗(yàn)方法

1.1試驗(yàn)原材料

1.1.1瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑

  研究選用的瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑是一種由纖維和高分子聚合物等多種輔助成分通過(guò)高溫?cái)D壓得到的，是一種改性瀝青混合料的新型添加劑。其外觀如圖1所示，主要成分以及技術(shù)指標(biāo)如表1及表2所示。

圖1瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑外觀

  表1、表2中瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑是從更易成型以及對(duì)瀝青混合料的高低溫性能改性效果更佳兩方面，經(jīng)過(guò)數(shù)次試驗(yàn)實(shí)測(cè)，所確定的成分比例。因此，研究的圖1瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑外觀

  表1、表2中瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑是從更易成型以及對(duì)瀝青混合料的高低溫性能改性效果更佳兩方面，經(jīng)過(guò)數(shù)次試驗(yàn)實(shí)測(cè)，所確定的成分比例。因此，研究的各項(xiàng)試驗(yàn)均應(yīng)用此比例下的瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑。

表1瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑主要組成

表2瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑主要技術(shù)指標(biāo)

1.1.2瀝青

  研究采用中海70號(hào)瀝青，參考《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE20-2011)對(duì)所選用的瀝青進(jìn)行基本技術(shù)指標(biāo)測(cè)定，結(jié)果表明，滿足技術(shù)要求。測(cè)試結(jié)果如表3。

表3基質(zhì)瀝青相關(guān)技術(shù)指標(biāo)

1.1.3礦料

  礦料由礦粉和集料組成。礦粉選用石灰?guī)r礦粉，集料選用玄武巖。對(duì)集料和礦粉參照相關(guān)技術(shù)要求，進(jìn)行基本的性能指標(biāo)測(cè)試，結(jié)果均滿足技術(shù)要求。

1.2改性瀝青混合料的制備

  研究時(shí)采用干拌和濕拌兩種制備方法。干拌法制備過(guò)程為：首先將烘干、配制好的集料加熱到180℃,將其和稱量好的外加劑同時(shí)加入拌和鍋中，并且攪拌90s;然后加入加熱到180℃的基質(zhì)瀝青，同時(shí)攪拌90s;最后加入加熱到180℃的礦粉，攪拌90s。濕拌法制備過(guò)程為：首先進(jìn)行瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑改性瀝青制備；然后將瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑改性瀝青和烘干、配制好的集料加熱到180℃,同時(shí)加入到拌和鍋中制備瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑瀝青混合料，攪拌90s;最后加入加熱到180℃的礦粉，同時(shí)攪拌90s。

1.3試驗(yàn)方案

  分別利用干拌法、濕拌法制備瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑占總質(zhì)量比為0、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%的SMA-13和AC-13、AC-16、AC-20瀝青混合料。參考各檔礦料級(jí)配范圍的規(guī)范推薦值，選取范圍中值作為設(shè)計(jì)級(jí)配。

1.3.1高溫車轍試驗(yàn)

  試驗(yàn)采用HYCZ-5自動(dòng)車轍試驗(yàn)儀對(duì)不同瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑摻量的SMA-13和AC-13、AC-16、AC-20改性瀝青混合料進(jìn)行車轍測(cè)試，來(lái)測(cè)定改性瀝青混合料的高溫性能。

1.3.2低溫彎曲試驗(yàn)

  試驗(yàn)采用MTS機(jī)對(duì)不同瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑摻量的SMA-13和AC-13、AC-16、AC-20改性瀝青混合料進(jìn)行彎曲疲勞測(cè)試，來(lái)測(cè)定改性瀝青混合料的低溫抗裂性能。

2試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1礦料粒徑對(duì)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑瀝青混合料的影響

  礦料顆粒間的嵌擠力和混合料的密實(shí)程度由集料級(jí)配決定，并且直接影響混合料的高溫穩(wěn)定性能。對(duì)3種粒徑不同的AC-13、AC-16、AC-20瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑改性瀝青混合料進(jìn)行高、低溫性能測(cè)試，結(jié)果如圖2所示。

圖2AC級(jí)配下不同礦料粒徑對(duì)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑改性瀝青混合料高低溫性能影響

  由圖2可見(jiàn)，基質(zhì)瀝青混合料隨著礦料粒徑的增大，其動(dòng)穩(wěn)定度和彎曲破壞應(yīng)變均降低，說(shuō)明基質(zhì)瀝青混合料高低溫性能隨礦料粒徑的增大而降低。分析原因?yàn)椋cAC型瀝青混合料相比，骨架密實(shí)型瀝青混合料的路用性能更為良好。選取的AC型瀝青混合料為懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，粗集料懸浮在細(xì)集料中，隨著集料最大公稱粒徑的增大，不但沒(méi)有形成骨架型結(jié)構(gòu)，反而由于礦料粒徑的增大，比表面積減小，導(dǎo)致與瀝青之間的黏結(jié)力降低，應(yīng)力集中現(xiàn)象更加明顯。因而降低了混合料的高溫穩(wěn)定性，更加容易產(chǎn)生較大的車轍深度。

  對(duì)于瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑改性瀝青混合料來(lái)說(shuō)，瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑的摻量在0.6%~1.0%時(shí)，隨著礦料粒徑的增大，改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性能均呈現(xiàn)出先增大后減少的趨勢(shì)，高、低溫性能排序?yàn)锳C-16>AC-13>AC-20。分析原因?yàn)椋?/span>瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑對(duì)瀝青混合料的改性作用體現(xiàn)在兩方面。首先，瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑在高溫拌和過(guò)程中作用于瀝青，顯著改善了高溫性能；其次，瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑中的聚合物在擠壓和高溫的條件下與礦粉和細(xì)集料相互作用形成膠團(tuán)，對(duì)混合料起到強(qiáng)化作用。并且，隨著膠團(tuán)的形成，瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑中的木質(zhì)素纖維能夠有效地分散在混合料中，提升了混合料的抗拉伸性能，最終使得其高低溫性能同時(shí)得到改善。

  AC型瀝青混合料是懸浮密實(shí)型結(jié)構(gòu)，較少的粗集料懸浮于細(xì)集料中，并沒(méi)有直接接觸，沒(méi)有形成骨架的支撐，瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑的兩方面改性作用得不到力的支點(diǎn)，改性達(dá)不到理想效果。隨著礦料粒徑的增大，雖然粗集料還是沒(méi)有直接接觸而形成骨架支撐，但是隨著細(xì)集料的減少，縮短了粗集料之間的距離。在瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑的雙重改性作用下，形成了類似于骨架支撐的作用。隨著礦料粒徑的進(jìn)一步增大，帶來(lái)的應(yīng)力集中現(xiàn)象比較明顯。而相比應(yīng)力集中帶來(lái)的危害，瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑的改性并不占優(yōu)勢(shì)，從而導(dǎo)致高低溫性能的降低。所以，隨著礦料粒徑的增大，瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑改性瀝青混合料的高低溫性能出現(xiàn)先增大后減小的現(xiàn)象。

2.2制備方法對(duì)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑瀝青混合料的影響

  對(duì)干、濕拌條件下制備的瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑改性瀝青混合料進(jìn)行高溫車轍試驗(yàn)，結(jié)果如圖3所示。

  由圖3可見(jiàn)，當(dāng)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑摻量為0.4%、0.6%時(shí)，干拌法制備的各類瀝青混合料的高溫性能均明顯優(yōu)于濕拌法。當(dāng)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑的摻量為0.8%時(shí)，除AC-20型瀝青混合料，干拌法已經(jīng)開始劣于濕拌法。當(dāng)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑的摻量進(jìn)一步增大到1.0%、1.2%時(shí)，濕拌法制備的AC-13型瀝青混合料具有較好的高溫性能，但AC-16、AC-20型瀝青混合料的干拌法高溫性能要明顯優(yōu)于濕拌法。利用濕拌法制備的混合料除0.6%瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑摻量外，高溫穩(wěn)定性隨著集料粒徑的增大而降低，即呈AC-13>AC-16>AC-20變化。變化規(guī)律與基質(zhì)瀝青相同。而在干拌法制備下的變化規(guī)律在2.1節(jié)已經(jīng)表述，高溫穩(wěn)定性隨集料粒徑的增大先升高后降低，體現(xiàn)出瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑在瀝青混合料內(nèi)部的雙重改性作用。

  對(duì)干、濕拌制備方法下的瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑瀝青混合料，進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，將兩種制備方法下的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，如圖4所示。

圖3兩種制備方法下瀝青混合料高溫車轍試驗(yàn)結(jié)果

  由圖4可見(jiàn)，當(dāng)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑摻量為0.4%時(shí)，干拌法制備的各類瀝青混合料的低溫抗裂性能均明顯優(yōu)于濕拌法。當(dāng)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑的摻量為0.6%、0.8%、1.2%時(shí)，AC-16、AC-20級(jí)配下干拌法的低溫抗裂性能仍然優(yōu)于濕拌法。當(dāng)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑的摻

圖4兩種制備方法下瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

量為1.0%時(shí)，相比干拌法制備的瀝青混合料，濕拌法具有較好的低溫性能，但是差異并不明顯。除1.0%瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑摻量外，濕拌條件下制備的其余摻量瀝青混合料，其彎曲破壞應(yīng)變均隨粒徑增大而遞減，變化規(guī)律相同于基質(zhì)瀝青，即低溫抗裂性呈AC-13>AC-16>AC-20變化；而干拌條件下制備的各摻量的改性瀝青混合料的低溫抗裂性能隨摻量的變化規(guī)律在前文2.1已有表述，即低溫抗裂性呈AC-16>AC-13>AC-20變化，驗(yàn)證了瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑在瀝青混合料內(nèi)部的雙重改性作用。

  綜上所述，制備方法可顯著影響瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑的改性效果。瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑在濕拌法制備下的瀝青混合料中，雙重改性效果沒(méi)有得到完全發(fā)揮。分析原因?yàn)椋?/span>瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑僅對(duì)濕拌法制備的改性瀝青混合料中的瀝青部分具有改性效果。而在干拌條件下，瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑的改性效果可達(dá)到最佳。

2.3瀝青混合料級(jí)配類型對(duì)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑瀝青混合料的影響

  分別對(duì)SMA-13與AC-13瀝青混合料采用不同瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑摻量進(jìn)行高低溫試驗(yàn)，研究級(jí)配類型對(duì)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑瀝青混合料的影響。SMA采用SMA-13型級(jí)配范圍中值，油石比確定為6.2%。兩種混合料的高低溫性能試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5AC-13與SMA-13瀝青混合料在不同摻量下高低溫性能

  由圖5分析可得，瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑對(duì)SMA瀝青混合料和AC瀝青混合料的高低溫性能影響均隨摻量的增加呈現(xiàn)遞增現(xiàn)象。當(dāng)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑的摻量為0.6%時(shí)，AC-13瀝青混合料和SMA瀝青混合料的低溫性能分別增長(zhǎng)了23.1%和40.6%,說(shuō)明瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑對(duì)SMA低溫性能的改善要明顯優(yōu)于AC。當(dāng)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑的摻量為0.6%時(shí)，AC-13瀝青混合料和SMA瀝青混合料的高溫性能分別增長(zhǎng)了2.05倍和8.73倍。因此，瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑對(duì)SMA高溫性能的改善要優(yōu)于AC。綜合分析得出，瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑在SMA中的表現(xiàn)要優(yōu)于在AC型瀝青混合料中的表現(xiàn)。分析其原因?yàn)?，相比AC型瀝青混合料，SMA瀝青混合料中存在具有加筋作用的木質(zhì)纖維，纖維呈不同方向分布在混合料中，增強(qiáng)了混合料的抗拉性能；較大的瀝青用量增強(qiáng)了混合料的韌性，從而提高了混合料的低溫抗裂性。

3結(jié)語(yǔ)

  文中采用高溫車轍試驗(yàn)和低溫彎曲試驗(yàn)研究瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑瀝青混合料的高低溫性能，并分別分析礦料粒徑、制備方法以及級(jí)配類型3種因素對(duì)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑改性效果的影響，得出以下結(jié)論。

(1)加入瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑，能夠有效提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性以及低溫抗裂性，并且礦料粒徑也會(huì)影響其改善效果。瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑改性瀝青混合料的高低溫性能隨粒徑的增大而先增長(zhǎng)后減小，當(dāng)瀝青混合料的最大公稱粒徑為16mm時(shí)，改善效果最佳。

(2)制備方法對(duì)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑的改性效果具有顯著影響。在濕拌法制備下的瀝青混合料中，瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑只作用于瀝青。而在干拌條件下，混合料的高溫性能和低溫性能都得到了顯著增長(zhǎng)，雙重改性效果得到完全發(fā)揮，瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑的改性效果達(dá)到最佳。

(3)瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑對(duì)不同級(jí)配類型的瀝青混合料路用性能均有明顯改性效果，并且在不同級(jí)配類型混合料中的改性效果具有明顯的差異。瀝青混合料復(fù)合改性增強(qiáng)劑對(duì)SMA型瀝青混合料高低溫性能的改善效果明顯優(yōu)于AC型瀝青混合料，尤其是在低溫抗裂方面改善更為突出。