抗剥落剂对沥青混合料水稳定性影响的试验方法与指标研究_张苛

试验方法 实测值
规范要求
针入度（２５ ℃， １００ｇ，５ｓ）／０．１ ｍｍ
Ｔ ０６０４
８５
８０～１００
针入度指数 ＰＩ １０ ℃延度／ｃｍ
Ｔ ０６０４ ０．９６７ Ｔ ０６０５ ＞１５０
－１．０～ ＋１．０ ≥４５
ＴＲ＆Ｂ 软化 点／℃
Ｔ ０６０６ பைடு நூலகம்４８．９
≥４５
含 蜡 量／％
Ｔ ０６１５ １．１５
在沥青或沥青 混 合 料 中 掺 入 抗 剥 落 剂，是 提 高沥青与集料的 黏 附 性、增 强 沥 青 混 合 料 抗 水 损 害能力的一 种 常 用 的 措 施 。 ［４－９］ 目 前 针 对 抗 剥 落 剂的研究大多是 在 淡 水 的 环 境 中 进 行 的，抗 剥 落 剂在含盐高湿环境水分和氯盐的双重作用下能否 还能表现出淡水环境中的良好性能尚不明确。且 以往大多采用浸 水 马 歇 尔、冻 融 劈 裂 等 静 态 试 验 评价沥青混 合 料 的 水 稳 定 性 ，与 ［１０－１２］ 沥 青 路 面 实 际受力模式相差甚远。浸水汉堡车辙试验可以很 好地模拟行车荷载引起的动水压力对沥青混合料 的冲刷作 用 。 ［１３－１４］ 因 此，有 必 要 针 对 含 盐 高 湿 环 境的特点采用浸水汉堡车辙试验开展含盐高湿环 境下沥青抗剥落剂性能方面的研究。
１．１．２ 沥 青 抗 剥 落 剂 目前，沥青抗 剥 落 剂 主 要 有 ４ 种：① 无 机 类
抗 剥 落 剂 ，以 石 灰 、水 泥 最 为 常 见 ，优 点 是 成 本 低 、 性能好，但在混合 料 中 不 易 混 合 均 匀 且 施 工 工 艺 复杂；② 金 属 皂 化 物，以 皂 脚 铁 为 代 表，成 本 较 低，使用方便，但其与沥青易产生离析；③ 以季胺 盐 为 代 表 的 阳 离 子 型 表 面 活 性 剂 ，使 用 方 便 ，但 成 本较高，热稳定性差；④ 高分子类抗剥落剂，以胺 类和非胺类聚合 物 为 主，改 善 沥 青 混 合 料 性 能 较 好 ，在 国 内 外 沥 青 路 面 建 设 中 应 用 非 常 广 泛 。
≤２．２
１５ ℃密度／ （ｇ·ｃｍ－３）
Ｔ ０６０３ ０．９７８
实测值
ＲＴＦＯＴ 后 质 量 变 化／％
Ｔ ０６１０ －０．３４
≤ ±０．８
２５℃ 针 入 度 比／％
Ｔ ０６０４ ７２．９
≥５７
表 ２ 集 料 级 配
筛孔尺寸 １３．２ ９．５ ４．７５ ２．３６ １．１８ ０．６ ０．３ ０．１５ ０．０７５ 通过率／％ ９６．５ ８０．０ ５３．７ ３７．０ ２５．２ １７．３ １１．８ ９．０ ５．４ 注：筛孔尺寸的单位为 ｍｍ。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｎｔｉ－ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ ｏｎ ｗａｔｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘ－ ｔｕｒｅ ｉｎ ｓａｌｔｙ ａｎｄ ｈｕｍｉｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ，ａｎｔｉ－ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ａｇｅｎｔ ＰＡ－１（Ｐ），ＡＭＲ（Ａ）ａｎｄ ＴＪ－０６６ （Ｔ）ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｍｉｘｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ａｎｔｉ－ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ａｄｈｅ－ ｓｉｏｎ ｔｅｓｔ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ａｎｄ ａｇｇｒｅｇａｔｅ．Ｔｈｅ Ｈａｍｂｕｒｇ ｗｈｅｅｌ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｔｅｓｔ ｉｎ ｗａｔｅｒ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａ－ ｔｕｒｅｓ ｏｎ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅｓ ｍｉｘｅｄ ｗｉｔｈ ａｎｔｉ－ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｍｉｘｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ａｎｔｉ－ｓｔｒｉｐ－ ｐｉｎｇ ａｇｅｎｔ Ｐ，Ａ ｏｒ Ｔ ｉｎ ｓａｌｔｙ ａｎｄ ｈｕｍｉｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｒｅ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｌａｒｇｅｒ ｔｈａｎ ｉｎ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｅｎｖｉｒｏｎ－ ｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｍｉｘｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ａｎｔｉ－ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ａｇｅｎｔ Ｐ，Ａ ａｎｄ Ｔ ａｒｅ ０．４％，０．５％ ａｎｄ ０．５％ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ Ｈａｍｂｕｒｇ ｗｈｅｅｌ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｔｅｓｔ ｉｎ ｗａｔｅｒ ａｔ ５０ ℃ｉｓ ａ ｇｏｏｄ ｗａｙ ｔｏ ｅ－ ｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｎｔｉ－ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ ｏｎ ｗａｔｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｒｕｔｔｉｎｇ ｄｅｐｔｈ ｒａｔｅ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｔｈｅ Ｈａｍｂｕｒｇ ｗｈｅｅｌ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｔｅｓｔ ｉｎ ｗａｔｅｒ．Ｔｈｅ ｒｕｔｔｉｎｇ ｄｅｐｔｈ ｒａｔｅ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｍｉｘｅｄ ｗｉｔｈ ａｎｔｉ－ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ａ－ ｇｅｎｔ Ａ ｉｓ ｔｈｅ ｓｍａｌｌｅｓｔ，ａｎｄ ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ｎｕｍｂｅｒ ｉｓ ｔｈｅ ｂｉｇｇｅｓｔ．Ａｎｔｉ－ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ａｇｅｎｔ Ａ ｉｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｉｎ ｓａｌｔｙ ａｎｄ ｈｕｍｉｄ ａｒｅａ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｎｔｉ－ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ａｇｅｎｔ；ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ；ｗａｔｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ；ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ
抗剥落剂对沥青混合料水稳定性影响的 试验方法与指标研究
张 苛， 张争奇
（长安大学 特殊地区公路工程教育部重点实验室，陕西 西安 ７１００６４）
摘 要：为了合理地评价抗 剥 落 剂 对 含 盐 高 湿 环 境 下 沥 青 混 合 料 水 稳 定 性 的 影 响 ，文 章 以 抗 剥 落 剂 ＰＡ－１、 ＡＭＲ 和 ＴＪ－０６６为研究对象，通过沥青与集料的黏附性试验 确 定 抗 剥 落 剂 的 最 佳 掺 量 ，在 不 同 温 度 下 对 掺 有 抗 剥 落 剂 的 沥 青 混 合 料 进 行 浸 水 汉 堡 车 辙 试 验 ，并 讨 论 了 浸 水 汉 堡 车 辙 试 验 的 试 验 条 件 和 评 价 指 标 。 结 果 表 明：在含盐高湿环境 中 抗 剥 落 剂 Ｐ、Ａ、Ｔ 的 最 佳 掺 量 略 大 于 淡 水 环 境 ，分 别 为 沥 青 用 量 的 ０．４％、０．５％ 和 ０．５％；采用５０ ℃时浸水汉堡车辙试验可以很好地评价不同抗剥落剂对沥青混合料水稳定性的影响。针对浸 水汉堡车辙试验评价指标的不足，提出车辙深度变化率指标；掺有抗剥落剂 Ａ 的沥青 混 合 料 车 辙 深 度 变 化 率 最小，剥落次数最大，建议含盐高湿地区采用抗剥落剂 Ａ 来提高沥青路面的水稳定性。 关 键 词 ：抗 剥 落 剂 ；沥 青 混 合 料 ；水 稳 定 性 ；试 验 方 法 ；评 价 指 标 中 图 分 类 号 ：Ｕ４１６．２１７ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００３－５０６０（２０１５）０７－０９５５－０７
第３８卷 第７期 ２０１５ 年 ７ 月
合 肥 工 业 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＨＥＦＥＩ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３－５０６０．２０１５．０７．０１８
Ｖｏｌ．３８ Ｎｏ．７ Ｊｕｌ．２０１５
１ 试 验 材 料 和 方 法
１．１ 试 验 材 料 １．１．１ 沥 青 和 集 料
沥青采用 ＳＫ９０＃ 基 质 沥 青，级 配 采 用 工 程 中常用的 ＡＣ－１３级配，经马 歇 尔 设 计 法 确 定 混 合 料的最佳油 石 比 为 ４．３％，沥 青 的 性 能 指 标 和 集 料 级 配 见 表 １、表 ２ 所 列 。
混合料中 所 用 粗 细 集 料 分 别 为 西 安 产 玄 武 岩 、石 灰 岩 ，沥 青 与 集 料 的 黏 附 性 试 验 中 的 集 料 为 西安产玄武岩和 花 岗 岩，经 检 查 粗 细 集 料 的 各 项 技术指标均符合规范要求。
表 １ ＳＫ９０＃ 基 质 沥 青 性 能 指 标
指 标
本文选择第４类高分子抗剥落剂进行研究， 其中 胺 类 抗 剥 落 剂 采 用 ＰＡ－１ 型，外 观 为 棕 褐 色 黏稠液体，在常规 淡 水 环 境 中 的 推 荐 用 量 为 沥 青 用量的０．２％～０．４％，在 下 文 称 抗 剥 落 剂 Ｐ。 非 胺类抗剥落剂采用 ＡＭＲ 型和 Ｔ－０６６型，ＡＭＲ 型 外观为棕黄色固 体 颗 粒，在 淡 水 环 境 中 的 推 荐 用 量为沥青用量的０．２％～０．４％，在 下 文 称 抗 剥 落 剂 Ａ；ＴＪ－０６６ 型 外 观 为 黑 褐 色 黏 稠 液 体，在 淡 水 环境中的推 荐 用 量 为 沥 青 用 量 的 ０．４％，在 下 文 称抗剥落剂 Ｔ。 １．２ 试 验 方 法
张 争 奇 （１９６７－ ），男 ，陕 西 扶 风 人 ，博 士 ，长 安 大 学 教 授 ，博 士 生 导 师 ．
９５６
合 肥 工 业 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ）
第 ３８ 卷
黄海是我国 海 雾 发 生 最 频 繁 的 海 区 之 一，海 雾的主要 成 分 为 ＮａＣｌ，高 浓 度 的 海 雾 往 往 成 为 ＮａＣｌ溶液的天 然 载 体。 当 来 自 海 雾 中 的 具 有 极 强穿透能力和腐 蚀 能 力 的 氯 离 子、含 盐 潮 湿 空 气 中的氧和湿气等腐蚀性介质渗透到沥青路面结构 内部，就会在行车 荷 载 的 动 水 压 力 作 用 下 对 沥 青 混 合 料 产 生 侵 蚀 ，加 速 沥 青 的 乳 化 作 用 ，降 低 沥 青 与石料的黏附 性［１］；同 时 随 着 盐 溶 液 中 水 分 的 蒸 发，ＮａＣｌ在沥青混 合 料 内 部 结 晶 膨 胀，导 致 沥 青 与石 料 松 散、脱 落，进 而 引 起 沥 青 路 面 出 现 坑 洞、 辙 槽 、唧 浆 等 水 损 害 ，对 沥 青 路 面 整 体 结 构 造 成 严 重的破坏，极大地影响了沥青路面的耐久性 。 ［２－３］
收 稿 日 期 ：２０１４－１１－２８；修 回 日 期 ：２０１５－０６－３０ 基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 （５１００８０３１）；交 通 运 输 部 应 用 基 础 研 究 资 助 项 目 （２０１４３１９８１２１５１） 作 者 简 介 ：张 苛 （１９８９－ ），男 ，安 徽 宿 州 人 ，长 安 大 学 博 士 生 ；
Ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｎｔｉ－ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ ｏｎ ｗａｔｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ
ＺＨＡＮＧ Ｋｅ， ＺＨＡＮＧ Ｚｈｅｎｇ－ｑｉ
（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｓｐｅｃｉａｌ Ａｒｅａ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｃｈａｎｇ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００６４，Ｃｈｉｎａ）
本文选择３ 种 工 程 中 常 用 的 抗 剥 落 剂，采 用 黏附性试 验 确 定 其 在 含 盐 高 湿 环 境 下 的 最 佳 掺 量，并在不同试验 温 度 下 对 掺 有 抗 剥 落 剂 的 沥 青 混合料进行浸水 汉 堡 车 辙 试 验，探 讨 评 价 不 同 抗 剥落剂性能优劣 的 合 理 试 验 条 件 和 评 价 指 标，推 荐适合含盐高湿 环 境 的 抗 剥 落 剂 种 类 及 掺 量，以 期为提高含盐高湿地区沥青混合料的水稳定性提 供一定的参考依据。