天津市交通科学研究院 天津 300300
摘要：直接投入式颗粒状抗车辙剂在大幅提高沥青混合料高温性能的同时，对其水稳定性却有一定程度的负面影响，为此，分别采取水泥替代矿粉作为填料以及在沥青中混入钛酸酯偶联剂两种措施进行试验研究，旨在改善其水稳定性能。试验结果表明，采用水泥替代矿粉作为填料后，掺加抗车辙剂的沥青混合料的冻融劈裂强度比有很大提高，而在沥青中混入钛酸酯偶联剂作为界面改性剂的做法不甚理想。同时，采用水泥替代矿粉作为填料，对提高沥青混合料的高温稳定性也是有利的。因此，掺加抗车辙剂并采用水泥替代矿粉作为填料的复合改性沥青混合料，适合于重载高温且降水量较大的地区采用。
关键词：水稳定性；水泥填料；钛酸酯偶联剂；抗车辙剂；沥青混合料
1、矿料性质和级配
试验采用陕西蒲城产石灰岩碎石，集料表面干燥洁净，各项指标均满足规范要求。试验所用的混合料级配如表1所示，为减小级配的变异性起见，本次试验全部采用逐档回配的的方法配料。通过马歇尔试验确定各种类型沥青混合料的最佳油石比，如表2所示。
表1 矿质混合料级配
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表2 最佳油石比
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2、试验结果分析
本次试验研究分别对不掺加抗车辙剂、掺加0.4%抗车辙剂、掺加0.4%抗车辙剂后使用水泥替代矿粉作为填料、掺加0.4%抗车辙剂的同时在沥青中均匀混入1%的钛酸酯偶联剂、使用SBS改性沥青等五种类型的沥青混合料，双面击实50 次后成型马歇尔试件，然后在规定试验条件下进行了冻融劈裂试验，试验结果如表3所示。
表3 冻融劈裂试验结果
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由表3可见，掺加抗车辙剂后，冻融劈裂强度比TRS从95.6%下降到85.4%，下降幅度较大，说明掺加抗车辙剂后对沥青混合料的水稳定性具有一定的负面影响。但也应当看到表3中，掺加抗车辙剂后，未冻融和冻融后的劈裂抗拉强度都较不掺加的大幅提高，分别提高了36%和52%，掺加抗车辙剂后，沥青混合料的空隙率和真空饱水率都有较大增加，特别是空隙率增大了0.75%。因此，可以推断，掺加抗车辙剂后由于抗车辙剂的胶黏作用会使沥青混合料的界面粘结强度有所提高，但由于抗车辙剂会吸附沥青中的轻质油分，使沥青混合料变干，变硬，难以压实，空隙率变大，致使更多的水分进入到了混合料之中，在冻融循环过程中随着体积的胀缩，必然会对裹覆集料的沥青膜产生更为强大的力的作用，破坏混合料内部的粘结力，最终导致混合料的冻融劈裂强度比大幅下降。这便是掺加抗车辙剂后沥青混合料水稳定性能下降的症结所在。
由表3可知，采取水泥替代矿粉作为填料和在沥青中混入钛酸酯偶联剂两种措施，都没有能够使沥青混合料的空隙率降下来，相反，还略有增加。然而采用水泥替代矿粉作填料后，虽然混合料空隙率略有增大，但冻融劈裂强度比TRS却上升到了91.9%，冻融前后的劈裂强度也有大幅提高，可见，其对改善掺加抗车辙剂沥青混合料的水稳定性能的作用显著。
由表3可见，对于在沥青中混入钛酸酯偶联剂作为界面改性剂的做法效果却不甚理想，冻融劈裂强度比TRS进一步下降了3%，这可能是由于抗车辙剂掺入后会对集料表面有一定程度的覆裹，这种覆裹影响了钛酸酯偶联剂在复合材料中的 “分子桥”作用的发挥，同时，钛酸酯偶联剂的混入也不利于抗车辙剂胶黏作用的施展，最终导致混合料的冻融劈裂强度比TRS进一步下降到了82.5%。这说明在沥青中混入钛酸酯偶联剂作为界面改性剂的做法不适合用于提高掺加抗车辙剂的沥青混合料的水稳定性。
3、结论
（1）在沥青混合料中掺加抗车辙剂后，由于抗车辙剂的胶黏作用，会使混合料的界面粘结强度有所提高；但掺入抗车辙剂后，也会导致混合料空隙率变大，使得更多的水分进入到混合料内部，在冻融循环过程中随着水分体积的胀缩，必然会对裹覆集料的沥青膜产生更为强大的力的作用，破坏混合料内部的粘结力，最终导致冻融劈裂强度比大幅下降。这便是掺加抗车辙剂后沥青混合料水稳定性能下降的症结所在。
（2）采用水泥替代矿粉作为填料虽然没有能够使沥青混合料的空隙率降下来，但是由于水泥的活性大，对沥青吸附能力较强，其生成物具有较强的吸附性能，可以牢固地粘附在集料表面而不剥落，这种界面加强作用对混合料水稳定性的有利影响超过了混合料空隙率增大导致的不利影响，因此能显著提高掺加抗车辙剂沥青混合料的冻融劈裂强度比，改善其水稳定性。
参考文献：
[1]郑晓光，杨 群，吕伟民《水泥填料对沥青混合料性能影响的试验分析》 [ J ].建筑材料学报，2005，8（5）：480 - 484.
[2]谢 晶《对掺加PR.S添加剂沥青混合料水稳定性能的改善措施》[ J ].长沙交通学院学报，2008，12（4）
[3]张爱勤，宫本辉等《钛酸酯偶联剂改善花岗岩与沥青粘附性的研究》[ J ].中外公路，2008，6（3）
作者简介：
訾若冰，1987年9月，女，天津市河北区人，助理工程师，本科，现从事道路工程试验检测工作。