不同掺量高模量沥青混合料动态模量分析

不同掺量高模量沥青混合料动态模量分析
摘要：通过对不同PR MODULE添加剂量的高模量沥青混合料以及未添加的沥青混合料进行高模量实验，并比较分析其实验结果。

分析结果表明高模量添加剂对于混合料的动态模量有增强的作用。

关键词：高模量不同掺量沥青混合料动态模量
0 引言
近年来，随着公路运输交通量的急剧增加，许多沥青路面在使用不久就产生严重的车辙及疲劳破坏，影响了沥青路面的使用性能，威胁行车安全，增加了路面养护维修成本。

在许多对旧路进行翻修、改造工程中，路面标高往往受到限制，采用传统的沥青混合料在较薄的厚度无法达到要求的承重能力。

沥青路面发生疲劳破坏及产生车辙有很多原因，其中一个重要的原因是路面结构所用沥青混合料的耐疲劳性能较差，在较高温度时在行车荷载作用下产生较大的永久变形，其主要原因是沥青混合料的模量较低。

高模量沥青混合料是一种整体模量较高，抗疲劳性能及抵抗变形性能良好的路面材料。

高模量沥青混合料能够减少路面结构的变形，降低车辙的产生，改善路面的疲劳性能，延长路面的使用寿命[1-3]。

本文对不同的PR MODULE添加剂量和未添加的沥青混合料进行动态模量实验，并对所得的结果进行了比较分析。

1 沥青混合料组成
本文采用SBS改性沥青，其技术性能标满足规范要求。

集料是沥青混合料的主体，在混合料的质量与体积的组成上，集料占了90%左右，从结构受力来看，集料起到骨架承载的作用，本文采用的粗集料是吉安市永丰县陶唐乡五爪龙石料场的石灰岩碎石，其技术性能测试指标见表1。

细集料采用的是石灰岩机制砂和矿粉，各项均满足规范要求。

根据马歇尔实验结果，道路等级以及气候条件决定AC-20采用的最佳沥青用量（油石比）为4.3%，其混合料级配如表2所示。

高模量沥青混合料采用法国的PR MODULE添加剂，其工作原理是PR MODULE添加剂与矿料及沥青发生物理化学反应：与矿料颗粒胶结，提高沥青性能指标；填充到骨架空隙中，增加钳挤力，从而提高抗变形能力；与沥青胶浆界面产生剪应力，起到加筋作用；高分子聚合物吸收沥青中的轻质油分，增加粘附性[4]。

2 动态模量实验
2.1动态模量定义
沥青混合料在连续的正弦周期荷载作用下的应力应变关系称为复合模量（），或称动态模量E。

复合模量是一个复数，它反映线黏弹性材料在连续施加正弦荷载不同的频段内的应力应变关系。

而动态模量为复合模量的绝对值。

由于沥青混合料的黏滞性质，周期性的应变滞后于周期性的应力，变形与荷载之间相差一个相位角，所以说动态模量E应为应力与最大应变的比值[5]。

2.2 动态模量测试
本次实验采用了三种不同PR添加剂量和不添加的沥青混合料进行对比试验，PR MODULE添加剂量根据推荐使用量，分别采用了：0.5%，0.6%，0.7%。

动态模量试验试件全部采用旋转压实（SGC）方法制作，然后取芯和切割，得到试验试件。

动态模量实验采用的是单轴压缩动态模量试验方法，实验仪器采用的是基本性能实验仪器（SPT），实验温度采用10℃、20℃、30℃、40℃，加载频率选取的是5、10、20Hz。

2.3 实验结果分析
实验结果由表3所示，通过表3我们可以明显看出添加了PR MODULE的沥青混合料比未添加的沥青混合料的动态模量要高，并且随着掺量的增加，动态模量也将随之增加。

在温度作用下，添加了PR MODULE的沥青混合料动态模量相比于未添加的提高更加的明显，并且实验的温度越高，其提高的比例越高。

我们以加载频率为5Hz时为例，它每个温度掺量为0.7%的混合料相比于未添加的提高比例分别为：11%、15%、28.4%、34.2%，其它几个频率下得出的结果都证明了这个结论。

3 结语
本文对不同掺量的混合料进行动态模量实验，实验结果表明了PR MODULE 添加剂使得沥青混合料在动态模量上得到了显著地增强，而且在推荐添加的掺量范围中，随着掺量和温度增加，效果更明显。

因此推荐在交通量较重和温度较高的地区和路段使用高模量沥青混合料作为路面材料。

参考文献：
[1]敖清文.高模量沥青混合料路用性能研究[D].湖南，长沙理工大学，2009
[2]张业茂.基于抗车辙功能的高模量沥青混凝土级配设计及路用性能研究.西安，长安大学，2010
[3]夏选朋，张若楠，付宏伟编译.高模量沥青混合料的特性和新发展[J].中外公路，2005，4.123～127.
[4]伍石生，徐希娟.掺加PR PLATSTS抗车辙剂的沥青混合料性能研究[J].公路，2005（1）：38.
[5]颜芳华.高模量沥青混合料动态模量对比分析[J].山西交通科技，2011（12）.。