沥青混合料抗车辙添加剂路孚8000的应用研究

　　在高等级公路建设中，沥青路面作为一种无接缝的连续式路面，由于其足够的力学强度，对行车荷载良好的承受力，行车平稳，无扬尘，舒适，振动小，噪音低以及便于维修养护的优点，多年来一直受到世界各国的重视。据资料表明，美国的高速公路约93%为沥青路面；日本高速公路中沥青路面约占94%；在全世界范围内，约为80%的路面为沥青路面；迄今为止，在我国所修建的高等级公路中绝大部分采用的是沥青路面，在一般等级公路中应用也极为普遍。

　　然而，随着国民经济高速发展，带动交通运输量迅速增长，车辆大型化，超载严重及渠化现象等使沥青混凝土路面经受严峻考验。许多公路建成不久便发生早期破坏，产生多种形式的道路病害，传统的沥青路面已难负重任。由此，与路面使用性能及服务质量息息相关的沥青材料研究，被提到了一个新的高度。

　　1 改性沥青研究的意义

　　研究表明，作为胶结材料的沥青在道路结构组成以及道路使用功能上是一个很重要的因素。沥青是复杂的高分子碳氢化合物，一种典型的黏弹性材料。其力学性能受到温度和作用时间的影响很大，在行车荷载及各种自然因素的作用下呈现不同路用状态。当其性能无法适应交通要求时则表现出不同形式的病害，由此会严重影响到沥青路用性能的发挥。随着我国公路建设投资力度的不断加大，对道路材料的质量要求也越来越高。平整、抗滑、耐久、低噪音已成为对高等级公路路面的基本要求。对沥青路面而言，为达到上述要求，除了合理的路面结构设计，严格的施工质量之外，高性能的沥青是必不可少的重要条件。因此，对沥青进行改性，研究高性能的改性沥青己势在必行。

　　所谓改性沥青是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物，磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂或采取对沥青适度氧化、加工等措施，使沥青的性能得以改善而制成的沥青结合料。改性剂就是指在沥青中加入天然的或人工的，有机或无机材料可熔融、分散在沥青中，改善或提高沥青性能的材料。

　　目前国内外对改性沥青的研究，大多数是聚合物沥青改性剂，如目前国内采用最多的SBS及PE等。由于存在与沥青难以相溶的问题，这一改性方法决定了在生产和工艺设备方面上，要求有较大的投资，如特殊的剪切设备和较高的能源消耗等，以促使改性剂与沥青能够充分熔合。在运输和存储上，则需要加热保温和不间断搅拌，防止改性剂与沥青的分层与离析，用户使用十分不便，从而在一定程度上限制了改性沥青的应用。

　　路孚8000是一种由多种聚合物和其他组分组成的，功能强大的，储存性能稳定的沥青混凝土改性剂。它具有卓越的融合能力，极大的改善沥青胶体的结构。通过沥青和矿料之间特别的物理、化学作用来发挥功效，使沥青混凝土高温稳定性和低温抗裂性提高数倍甚至数十倍。其主要作用原理为：①通过形成分散的聚合物晶体使沥青硬化；②在矿物性的阵列和含有沥青的灰浆之间形成聚合体搭桥；③沥青和添加剂作用成分之间的物理化学交换作用。

　　国外多年的路用实践证明，用沥青混合料抗车辙添加剂改性的沥青混合料具有很强的抗车辙能力，与未改性的沥青混凝土相比，可以将夏季的抗车辙能力与冬季的抗开裂能力提高3倍。它可适用于任何沥青搅拌设备。无需改变任何技术条件和设备条件，且造价低廉，拌制和施工方便。从沥青混凝土室内车辙试验和抗弯拉强度试验数据可以看出，在相同试验条件下，未加沥青混合料抗车辙添加剂的沥青混凝土车辙深度达231mm，加了沥青混凝土抗车辙添加剂后的沥青混凝土的车辙深度只有15mm。在-15℃时进行沥青混凝土抗弯拉试验时，未加沥青混凝土抗车辙添加剂的沥青混凝土经过1200次重复荷载试验后试件发生断裂；而加了沥青混凝土抗车辙添加剂后的沥青混凝土经过10000次重复荷载作用仍完好无损。

　　2 路孚8000国内外研究现状

　　一些国外研究机构和生产厂家针对路面产生车辙的原因研制出了专用产品，其中德国公司研制生产出的粒化聚合物路孚8000添加剂就是其中之一。路孚8000主要用于改善热拌沥青混合料的路用性能尤其是抗车辙能力，十几年来法国、德国、意大利和土耳其等国家都已有大范围的使用。德国公路局主持的IFTA试验及德国最大的道路公司对十余种添加剂性能试验中，路孚8000的路面抗车辙性能最佳，远远超过现有技术中的纤维沥青和其他产品，其主要优势在于:①明显加强沥青混合料在高温下的抗车辙性能；②进沥青混合料在低温下的弹性和胶结力;③明显改善沥青混合料的抗疲劳性能;④操作工艺简单，不需添加沥青改性设备，使用时直接按比例加入沥青混合料中，无改性沥青相容性及离析等问题:⑤常温下可以长期库存，运输方便，生产过程无损耗;⑥价格与SBS沥青接近。沥青混合料抗车辙添加剂从2001年进入中国公路建设市场以来，凭借其优良的技术性能及现场施工方便的特点，很快被公路业界所接受，并受到业内人士的好评。

　　截至2008年年底，广珠高速、叶信高速、大保高速、宿淮高速、呼市机场高速、国道204改造、合六路、合肥——环路、吴江南北快速通道、洛南高速，都已在路面铺筑中使用了路孚8000来提高其高温稳定性，到现在各条公路均处于较好运营状态、无修复记录。添加路孚8000的沥青混合料显示出了很高的抗车辙能力。

　　3 路孚8000在呼和浩特市绕城高速公路施工中的运用情况

　　3.1 应用路段概况

　　呼和浩特绕城高速公路是丹(东)拉(萨)国道主干线的重要组成部分，也是国家规划的西部地区阿荣旗至北海省际通道的一部分，是内蒙古自治区首府呼和浩特市周围的环行快速大通道。呼和浩特绕城高速公路起点位于丹拉国道主干线呼包高速公路罗家营互通东约5km的脑包村东侧，终点在呼包高速公路的白石头沟大桥东347m处与呼包高速公路相接，建设里程57.894km。2009年9月下旬研究组选择各项路用性能优良的路孚8000作为抗车辙剂掺入到中面层沥青混合料中，应用段落分别位于保合少互通和白塔互通。

　　3.2 混合料的拌和

　　添加路孚8000混合料的拌和温度为171℃～176℃，混合料出厂温度为170℃～175℃，摊铺温度165℃～170℃。初压温度160℃～165℃，复压温度140℃～145℃，终压温度高于120℃。添加路孚8000的沥青混合料拌和工艺与普通沥青混合料的基本相同，它的添加不影响原级配，最佳沥青用量比不加路孚8000的沥青用量提高0.2%左右。但需要将集料加热温度、混合料的拌和温度均相应提高10℃～20℃。将路孚8000从喂料口送入拌和楼，干拌时间增加10s。

3.3 混合料的运输

　　为了保证连续摊铺，采用10辆车进行运输。①采用改性沥青的沥青混凝土黏度较大，故运料车车厢底部必须涂刷隔离剂(一般为柴油水的混合液)，且厢底不得有积液；②为防止表面混合料遇空气结成硬壳和混合料温度的损失，运料车运输过程中必须加盖防雨布或油布以起到保温作用；③合理安排运输线路，以减小添加路孚8000沥青混合料温度损失。

　　3.4 混合料的摊铺及碾压

　　为增加中面层和下面层之间的黏结力，在下面层上先均匀的喷洒一层乳化沥青，待乳化沥青破乳后，再进行中面层施工。摊铺:摊铺机摊铺宽度675m。

　　①为保证连续摊铺，摊铺机前必须有5辆以上的运输车等候才可以进行摊铺作业，禁止摊铺机等候运料车的情况；②由于改性沥青混合料的黏度较大，故摊铺时应控制摊铺机的运行速度，摊铺速度控制在1.5m/min～2.0m/min，且速度调整应平稳，不得突然加减速，避免形成质量缺陷；③碾压按初压、复压、终压3个阶段进行控制。初压是最主要的压实阶段，要保证路面的压实度。在初压阶段，必须在高温时将沥青混合料压实。初压阶段，采用振动压路机一台紧跟摊铺机;复压是附加的压实，它的作用在于使得沥青胶结料产生移动，填充空隙并进一步排走空气，用胶轮压路机和振动压路机各一台进行试验路的复压;终压则是最小的附加压实，保证无轮迹、缺陷和保证路面有较好的平整度即可，用振动压路机一台进行终压；④试验路的碾压基本上遵循着“高温摊铺、紧跟慢压”原则。添加路孚8000沥青混合料与一般混合料不同，它的最大特点是要求较高的施工温度。

　　3.5 应用路段观测

　　3.5.1 车辙试验分析。研究组在试验段落摊铺现场用保温桶取料进行了车辙试验，成型3块车辙试件，3块车辙试件的动稳定次数分别为7625次/mm、8930次/mm和8628次/mm，平均值为8394次/mm，非试验段落采用SBS改性沥青，其混合料动稳定度值为5620次/mm，掺路孚8000沥青混合料的动稳定次数为SBS沥青混合料的1.5倍，说明掺量为0.4%路孚8000混合料的抗车辙能力改善程度较采用5%SBS改性沥青显著。

　　3.5.2 压实度检测。试验路压实度检测结果见表2：

　　试验路合理的施工工艺使得试验路的压实度均能达到94%～96%(高于规范标准≥93%)，试验路路面实际空隙率均4.5%～5.0%(<8%)，可以保证路面的水稳定性。

　　3.6 路孚8000沥青混合料价格分析

　　以呼和浩特市绕城高速公路中面层添加路孚8000添加的量为混合料质量的0.4%为例。

　　中面层Sup-20油石比4.55%(原4.4%)+04%路孚8000。路面整体效果优良。

　　下面就路孚8000超强沥青砼与Sup+SBS改性和SMA进行性价比分析。