[01198555]寒区高模量沥青混凝土在路面中面层应用的研究

一、主要研究内容 （1）外掺剂的选定和剂量的确定,配合比优化。选定几种国内外常用外掺剂,针对同一配合比,采用马歇尔法进行配合比设计,确定外掺剂及各自最佳剂量。 （2）对选定外掺剂的高模量沥青混合料进行路用性能研究。主要包括其高模量水平,以及针对寒区的抗低温开裂能力和抗水稳定性能力试验研究。 （3）高模量沥青混凝土的施工应用技术。对几种高模量外掺剂的温度稳定性和敏感性进行试验分析,提出外掺剂应用的最佳温度范围。 二、研究成果 （1）关于四种外掺剂的 DSC 热物性能及吸热温度：DUROFLEX 外掺剂 DSC 曲线明显不通于路宝、AMK 和 PR-M,其 DSC 曲线较平滑,没有明显的吸热峰,其聚合物没有固定的聚合态转变温度范围。其他三种 DSC 曲线表现相似性,都存在明显的聚集态转变峰值, 其中路宝发生了两次聚集态转变,所需使用温度范围相近,其使用最低温度为 126.3℃,当高于 140.9℃时可以进行搅拌摊铺。三种外掺剂中,路宝的吸热温度最低,较早转入聚集态,峰值温度也是路宝最低,峰值宽度与 AMK 基本相同,因此,其更易于拌合摊铺和 压实施工,节省能源,适用性更好。 （2）高模量沥青混合料相关性能优于基质沥青,四种外掺剂中,路宝外掺剂最佳,SBS+路宝的混合料性能最好,动稳定度达到 9542（次/mm）。室外实际低温环境下劈裂试验结果表明,不同外掺剂类型中,路宝效果仍是最好的,SBS+路宝沥青混合料的劈裂强度 最大,路宝高模量掺量 0.4%时劈裂强度达到最高。70℃条件下的高温车辙试验结果表明,掺加高模量后动稳定度为 3872 次·mm-1,沥青路面依旧具有较好的抵抗高温变形的能力。 （3）静态模量试验结果表明,加入外掺剂后,模量都得到了不同程度的提高,五种沥青混合料抗压回弹模量的大小顺序为: SBS+路宝＞路宝＞ AMK ＞PR-M＞ DUROFLEX,仍旧是路宝的性能最好,SBS+路宝是普通基质沥青混合料的 1.62 倍,其中最差的为 DUROFLEX外掺剂,也提高了 27%,另外两种 AMK 和 PR-M 效果较为接近,说明掺入外掺剂方式可以有效提高沥青混合料的模量的。路宝抗剥落剂的动模量试验结果表明,掺加高模量外掺剂后,无论是 15℃还是 45℃,动模量都增加,其中高温时提高的更明显,说明掺高模量较好的提高了混合料的动模量,尤其对于高温时仍具有较高的模量,用来抵抗高温变形能力。 （4）高模量沥青混合料的施工工艺与常规改性沥青混合料施工相似,增加了人工投料环节,要注意计算的准确性。由于其对矿粉用量、沥青用量、干拌时间和温度较为敏感,拌合要点为矿粉不能超过 5%,沥青用量不低于 4.4%,干拌不能低于 10s。高模量外掺剂的最佳拌合温度可试验得出,或者参照文中推荐值。 三、成果的创新性和意义 （1）首次提出采用差示扫描量热法（DSC）,根据热图谱形状变化及热流值的大小,从热物性能分析了四种高模量外掺剂,得到不同外掺剂的聚集态转化特点和最佳使用温度,为准确使用高模量外掺剂的合理温度提供了有效的测试手段; （2）立足于寒区应用目标,采用独特的室外实际低温环境,进行了低温抗裂性能试验和评价。依据室内试验结构和试验路施工过程,提出了高模量沥青混合料施工技术要求,为寒区使用高模量沥青混合料提供了技术支持。