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内蒙古公路与运输HighwaysTransportation in Inner Mongolia2023 年第 3 期Abstract:Water damage resistance affects the durability of asphalt mixture,and the adhesion between aggregate and asphalt isthe main factor affecting the water stability of asphalt mixture.When this adhesion does not meet the specification requirements,anti-stripping agent must be added to improve its adhesion.This article selects cement,amine anti stripping agent and Nano anti strippingagent commonly used in our country,and conducts conventional immersion Marshall test,5-d immersion Marshall test and 10-d im-mersion Marshall test.The results show that cement,amine anti stripping agent and Nano anti stripping agent can all improve the wa-ter stability of asphalt mixture.Among them,the Nano anti stripping agent has the highest improvement in water stability and the bestperformance.According to the analysis of 5-day immersion Marshall and 10-day immersion Marshall tests,it can be seen that theMarshall stability of asphalt mixture decreases with the increase of immersion time.The decrease in stability is mainly concentrated inthe first 48 hours,and the decrease in stability is small after 2 days.The water stability of asphalt mixture is also declining continuous-ly.The water stability of the amine anti stripping agent has the most attenuation,and the Nano anti stripping agent has the least attenu-ation.After a comprehensive evaluation,it is concluded that the performance of the Nano anti stripping agent is the best.Key words：anti stripping agent,immersion Marshall,cement,amine anti stripping agent,Nano anti stripping agent文章编号：1005-0574-（2023）03-0020-04DOI:10.19332/ki.1005-0574.2023.03.005不同抗剥落剂对沥青混合料水稳性能的影响研究王磊（乌兰察布市交通运输服务保障中心，内蒙古乌兰察布012000）摘要：抗水损害性能影响沥青混合料的使用耐久性，集料与沥青的粘附性是影响沥青混合料水稳定性的主要因素，集料与沥青的粘附性不符合规范要求时，必须掺加抗剥落剂提高其粘附性。文章选择我国常用的水泥、胺类抗剥落剂和纳米抗剥落剂，通过常规浸水马歇尔试验、5 d浸水马歇尔试验和10 d浸水马歇尔试验得出，水泥、胺类抗剥落剂和纳米抗剥落剂均可提升沥青混合料的水稳定性，其中，纳米抗剥落剂水稳定性提升最高，性能最优。通过5 d浸水马歇尔和10 d浸水马歇尔试验分析可知，沥青混合料马歇尔稳定度随浸水时间增加而降低，稳定度降低主要集中在前48 h，2天后稳定度降低较小；沥青混合料的水稳定性也不断衰减，胺类抗剥落剂的水稳定性衰减最多，纳米抗剥落剂水稳定性衰减最少。综合评价后得出，纳米抗剥落剂性能最优。关键词：抗剥落剂；浸水马歇尔；水泥；胺类抗剥落剂；纳米抗剥落剂中图分类号：TU528文献标识码：A作者简介：王磊（1987-），男，内蒙古乌兰察布人，硕士研究生，工程师，研究方向：公路建设、工程质量安全监督。1引言沥青路面与水泥路面相比，具有无接缝、平整度好、行车舒适、噪音低、易维护等优点，是我国主要路面结构形式，高等级公路中沥青路面超过90%1。公路沥青路面施工技术规范（JTG F402004）2要求集料与沥青具有良好的粘附性，由于沥青偏酸性，为保证沥青与集料的粘附性，沥青混凝土路面集料应选用碱性或者中性的石料，如石灰岩、玄武岩等，但是石灰岩强度低，耐磨性能较差，作为沥青路面表面层时极易发生磨光磨耗，影响行车安全。同时石灰岩等碱性石料分布不均匀，在缺乏石灰岩等碱性石料地区也不得不采用花岗岩、石英岩等酸性岩石。酸性岩石由于与沥青的粘附性能差，容易在水分作用下造成沥青膜剥落，导致沥青路面出现掉粒、松散、坑槽等水损害现象，从而破坏沥青路面，特别是在南方高温多雨地区，这种破坏现象尤其严重3-5。沥青路面的早期破坏现象或多或少都与水有关，即水的破坏作用是水损害发生的关键因素之一6。公路沥青路面施工技术规范（JTG F402004）对集料与沥青的粘附性提出了要求，集料与沥青的粘附性应符合粘附等级的要求，当使用不符合粘附性要求的粗集料时，宜掺加消石灰、水泥或用饱和石灰水处理后使用，必要时可同时在沥青中掺加耐热、耐水、长期性能好的抗剥落剂，也可采用改性沥青的措施，20总第195期使沥青混合料的水稳定性检验达到要求。掺加外加剂的剂量由沥青混合料的水稳定性检验确定2。研究表明7，采用水泥和消石灰或者胺类抗剥落剂、新型纳米抗剥落剂等化学改性剂可提高集料与沥青的粘附性。美国针对抗剥落剂的研究比较早，自20世纪20年代开始，就通过掺加石灰的方式增加沥青与集料的粘附性8，9。在美国实施的SHRP计划里，对沥青与集料的粘附性做了系统的研究，计划总结了各类抗剥落剂的使用方法和掺加后的抗剥落效果5。虽然国内外均进行了大量的研究，但是，由于沥青的不断变化和抗剥落剂的不断改变，在工程应用前，仍需要对抗剥落剂的应用效果进行验证。2原材料及配合比2.1原材料2.1.1沥青2.1.2水泥试验采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，主要检测指标见表2。2.1.3集料试验所用集料分为05 mm、5 mm10 mm、10 mm20 mm三档，集料均为酸性岩石花岗岩，按照 公路工程集料试验规程（JTG E422005）对原材料主要技术指标进行检测，具体检测结果见表3和表4。2.2配合比设计根据 公路沥青路面施工技术规范（JTG F402004）中规定的AC-20级配范围，AC-20具体级配见表5。3试验结果分析3.1试验方案设计根据国内常用的抗剥落剂类型和国内外相关研究，选用了水泥、胺类抗剥落剂、纳米抗剥落剂三种抗剥落剂，通过在沥青混合料中掺入抗剥落剂，对比分析沥青混合料抗水损害的性能变化。将水泥代替矿粉加入沥青混合料中，其掺量分别是代替矿粉的50%和80%。胺类抗剥落剂、纳米抗剥落剂的掺量都为沥青含量的0.1%、0.2%、0.3%三种掺量。按照 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 要求，确定最佳油石比，按照最佳油石比成型马歇尔试件，然后进行浸水马歇尔试验。3.2浸水马歇尔试验结果分析按照 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 进行浸水马歇尔试验，试验结果见表6和图1、图2。表1沥青检测指标检测项目针入度（25,100 g，5 s）针入度指数PI延度（10,5 cm/min）软化点（TR&B）溶解度动力粘度（60）沥青密度（15）薄膜加热（163，5 h）质量变化针入度比（25）延度（10）单位0.1mm-cm-Pa sg/cm3%cm检测结果89-1.4810046.599.81911.010-0.1127221技术指标80100-1.5+1.0154599.5180实测记录-0.8+0.8578表2水泥检测指标检测项目细度80 m方孔筛初凝时间终凝时间安定性（沸煮法）3 d抗压强度28 d抗压强度3 d抗折强度28 d抗折强度单位%minh-MPaMPaMPaMPa标准要求10.04510.0合格1742.53.56.5试验结果2.41255.2合格24.545.74.87.6试验方法GB 8074GB 1346GB 1346T0505JC/T 683JC/T 683JC/T 724JC/T 724表3粗集料检测结果规格10 mm20 mm5 mm10 mm123456123检测项目表观相对密度毛体积相对密度水洗法0.075 mm，%针片状颗粒含量，%压碎值，%磨耗值，%表观相对密度毛体积相对密度水洗法0.075 mm，%技术指标2.6011226282.601实测值2.7562.7210.25.113.211.32.7522.7180.5试验方法T 0304T 0304T 0312T 0312T 0316T 0317T 0304T 0304T 0312表4细集料检测结果试验项目表观相对密度坚固性（0.3 mm部分）（%）砂当量（%）含泥量（小于0.075 mm的含量）（%）技术要求2.5012603实测结果2.69415.770.22.2试验方法T 0328T 0340T 0334T 0333王磊：不同抗剥落剂对沥青混合料水稳性能的影响研究21内蒙古公路与运输HighwaysTransportation in Inner Mongolia2023 年第 3 期通过表6和图1、图2分析可知：基质沥青混合料在未掺加抗剥落剂的情况下残留稳定度为 78.2%，不满足不小于 80%的要求，因此，在沥青混合料拌合中，必须掺加一定量的抗剥落剂，增加其水稳定性能。水泥、胺类抗剥落剂和纳米抗剥落剂均可提升沥青混合料的水稳定性能，掺加后，残留稳定度均超过80%，满足规范的要求。加入水泥后，沥青混合料浸水稳定度提高34%，残留稳定度也得到大幅提高，说明水泥可有效提升沥青混合料的抗水损害能力。而水泥掺量对混合料稳定度的影响则不大，水泥掺配50%和掺配80%，沥青混合料的残留稳定度没有发生明显的增加，沥青混合料的稳定度反而还有一定的降低，这说明水泥存在最佳掺量，在最佳掺量之前，随着水泥的掺加，水泥与沥青发生反应，提高了沥青混合料的稳定度；超过最佳掺量后，由于水泥的比表面积大，导致混合料中的自由沥青变少，混合料变得更干，从而影响混合料的稳定度。加入胺类抗剥落剂和纳米抗剥落剂后，混合料的稳定度、浸水稳定度以及残留稳定度均可以得到一定提升。综合对比来说，纳米抗剥落剂对混合料的性能提升最大。3.3长期抗水损害性能分析为了进一步体现抗剥落剂的改善作用，对混合料进行延长时间的浸水试验，放入60 恒温水浴中，分别进行5 d及10 d的连续浸水，然后将全部试件取出，测试浸水稳定度，试验结果见表7和图3、图4。表5AC-20沥青混合料的合成级配级配合成级配通过率（%）级配上限（%）级配下限（%）通过下列筛孔（mm）的质量百分率（%）26.5100-1996.4100901686.6927813.274.180629.559.372504.7545.556262.3634.244161.1822.133120.616.72480.313.51750.159.31340.0755.673表6浸水马歇尔试验结果抗剥落剂类型未参加水泥胺类纳米掺量050%80%0.1%0.2%0.3%0.1%0.2%0.3%稳定度（kN）9.4510.910.29.529.309.2410.510.2110.87浸水稳定度（kN）7.089.58.998.218.048.199.419.7010.24残留稳定度（%）74.987.288.186.286.588.689.695.094.2图1稳定度变化图图2残留稳定度变化图稳定度值（kN）22总第195期表7不同浸水天数混合料浸水马歇尔试验结果类别50%水泥80%水泥胺类0.1%胺类0.2%胺类0.3%纳米0.1%纳米0.2%纳米0.3%稳定度（kN）10.910.29.529.39.2410.510.2110.87浸水稳定度（kN）9.58.998.218.048.199.419.710.245 d浸水稳定度（kN）9.448.297.788.148.029.229.659.8410 d浸水稳定度（kN）9.237.937.127.347.558.989.559.922 d残留稳定度（%）87.1688.1486.2486.4588.6489.6295.0094.205 d残留稳定度（%）86.681.381.787.586.887.894.590.510 d残留稳定度（%）84.777.574.878.981.785.593.591.3通过对表7和图3、图4分析可知：随着浸水时间的增加，掺加三种抗剥落剂的混合料的稳定度均会不同程度的降低。马歇尔试件浸水2 d后与浸水30 min相比，稳定度和浸水稳定度均会发生明显的下降；浸水5 d和浸水10 d与浸水2 d的相比，马歇尔稳定度和浸水稳定度变化不大。试验水损害主要发生在浸水48小时以内，可以使用浸水马歇尔试验作为沥青混合料的抗水损害性能的评价指标试件浸水10 d的稳定度比浸水5 d的稳定度低，其中掺加胺类抗剥落剂的混合料试件稳定度的降幅最为明显，而水泥和纳米抗剥落剂的稳定度却变化不大，说明不同类型的抗剥落剂长久抗水损害性能是不一样的，其中添加胺类抗剥落剂的混合料经过长时间浸水后稳定度损失不断增大，说明胺类抗剥落剂在使用时间较长后效果会变差，而水泥和纳米抗剥落剂则更稳定更持久。通过对不同抗剥落剂的残留稳定度分析，纳米抗剥落剂残留稳定度最大，胺类抗剥落剂最小，水泥居中。分析5 d和10 d的残留稳定度的下降趋势，胺类抗剥落剂降低最大，纳米类最小，水泥居中。4结语通过外掺水泥、胺类抗剥落剂和纳米抗剥落剂，开展沥青混合料的普通浸水马歇尔、5 d浸水马歇尔和10 d浸水马歇尔试验，通过对试验结果进行分析，可以得到如下结论：针对花岗岩沥青混合料，其水稳定性不符合规范的要求，需要掺加抗剥落剂，以提升其水稳定性。水泥、胺类抗剥落剂和纳米抗剥落剂均可提升沥青混合料的水稳定性，其中，纳米抗剥落剂水稳定性提升最高，性能最优。通过进行5 d浸水马歇尔和10 d浸水马歇尔试验分析可知，沥青混合料马歇尔稳定度随着浸水时间增加而降低，稳定度降低主要集中在前48 h，2 d后稳定度降低较小。沥青混合料的水稳定性也不断衰减，胺类抗剥落剂的水稳定性衰减最多，纳米抗剥落剂水稳定性衰减最少。综合评价，纳米抗剥落剂性能最优。参考文献1吴登睿.水泥与胺类抗剥落剂协同作用对沥青路面路用性能的影响研究D.重庆：重庆交通大学，2016.2JTG F402004,公路沥青路面施工技术规范S.3骆燕.沥青抗剥落剂的应用概况及发展趋势J.西南公路，2002（04）：2-4.4韩瑞民，弥海晨，马志刚，等.沥青抗剥落剂应用现状分析J.内蒙古公路与运输，2004（04）：1-44张宜洛，颜祖兴.石灰、抗剥落剂对花岗岩沥青混合料水稳性影响的分析S.交通标准化，2003（09）：71-74.5A.R.Tarrer，Vinay Wagh.The Effect of the Physical and Chemical Charac-teristics of the Aggregate on BondingJ.SHRP 91-507，Washington，D.C.1991：1-36.6 陈垚宏.抗剥落剂对酸性集料沥青混合料性能的影响研究D.重庆：重庆交通大学，2012.7杨卫国，王书杰，李黄，等.常用抗剥落剂对沥青混合料路用性能的影响J.黑龙江交通科技，2022，45（5）：24-28.8曹祝林.消石灰在沥青混凝土上面层中的应用J.中外公路，2009，29（5）：263-265.9刘洪成，唐小丹，阚涛，等.不同抗剥落剂对花岗岩沥青混合料路用性能影响研究J.中外公路，2021，41（4）：366-370.收稿日期：2023-05-22图3不同条件下的稳定度变化图图4不同条件下残留稳定度变化图王磊：不同抗剥落剂对沥青混合料水稳性能的影响研究稳定度值（kN）残留稳定度（%）23