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摘要：本文重点研究不同高模量剂掺量对沥青混合料性能的影响，首先概述高模量剂掺加工法和高模量沥青混合料改性机理，然后进行沥青混合料配合比设计，最后探讨不同高模量剂掺量下沥青混合料性能的变化规律。

关键词：高模量剂；沥青混合料；掺量

1高模量剂概述

1.1改性机理

将高模量剂掺入沥青混合料中主要是起到胶结和联结的作用，高模量剂能够与沥青胶结料中的沥青分子发生物理化学作用，形成一种坚固的胶结结构，这种胶结结构能够有效增强沥青混合料的内聚力和抗剪切性能，提高其抗变形能力，特别是在高温条件下，能够减少沥青混合料的软化和变形，同时高模量剂能够填充沥青混合料中的空隙和孔隙，提高混合料的致密性和耐久性，通过物理性联结，高模量剂能够与沥青混合料中的颗粒或者沥青胶结料形成牢固的结合，增强混合料的整体性能和稳定性，高模量剂的改性原理可从以下两方面进行分析：

（1）改性剂中的吸油性物质能够与沥青中的轻质组分发生吸附作用，吸附物质在沥青中形成分子层，并在高速剪切机等设备的作用下，与沥青中的轻质组分发生溶胀反应，并生成黏性较大的均质混合物，高温下均质混合物经熔融后会形成类似网状结构的空间网络并均匀分散在沥青中，从而提升沥青混合料的抗拉强度。

（2）经熔融后的改性剂与集料进行粘结，提升了集料和沥青之间的粘结力，高温下熔融的改性剂能够形成填充和加筋的效果，从而大幅度提升沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性能[1]。

1.2高模量剂掺加工艺

目前，高模量剂的掺加方法主要包括两种，分别为干拌法和湿拌法，其中干拌法是先将高模量剂与集料进行充分的拌合，然后再加入沥青与矿粉，拌合过程中，应严格控制好拌合时间和温度等参数，以确保各组分能够充分混合并形成均匀的混合料；湿拌法是将沥青中的高模量剂进行剪切，剪切时剪切机的高速剪切作用能够帮助高模量剂与沥青充分混合并融化在一起，随后将制备好的改性沥青与集料进行拌合，以使得改性效果更加均匀地覆盖在整个混合料表面，从而提高混合料的整体性能[2]。

2高模量沥青混合料配合比设计

2.1原材料

2.1.1沥青

以70#沥青作为基质沥青，在对基质沥青进行改性前，首先应对基质沥青性能进行检测，具体检测结果见表1所示。

2.1.2粗细集料与矿粉

本次试验所用集料主要为粗细集料、矿粉等，其中粗细集料规格主要分为0～3mm、3～5mm、5～10mm、10～20mm几档，各档集料性能指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》中相关要求。

2.1.3高模量剂

本次试验采用法国PR Module高模量剂进行研究，高模量剂的主要技术指标见表2所示。

2.2 AC-20沥青混合料配合比设计

2.2.1合成级配

根据以往研究表明，沥青路面中主要受力层为中面层，因而本文以AC-20沥青混合料为研究对象，根据各档集料筛分结果，现进行沥青混合料配合比设计，配合比设计时，为了使拌合碾压后的沥青混合料形成骨架密实型结构，以增强沥青路面的承载能力，因而在配合比设计时应减小0.6mm以下和26.5mm附件粗集料的通过率，使最终的合成级配曲线近似成S形曲线，合成级配中各粒径通过百分率见表3所示。

2.2.2最佳油石比的确定

采用室内击实成型马歇尔试件，测定各试件的体积参数，从而确定沥青混合料的最佳油石比，按照预估油石比4.4%、4.4%±0.5%、4.4%±1%拌合混合料并成型试件，每种配合比成型6个试件，待试件温度下降后脱模测定其体积参数，根据《公路沥青路面施工技术规范》求得OAC1和沥青用量范围OACmin～OACmax得到OAC2，最后由OAC1和OAC2的平均值求得最佳油石比OAC，不同油石比下试件的体积参数见表4所示，最终求得AC-20的最佳油石比为4.3%，本次试验中高模量剂的掺配比例为0.6%。

3不同高模量剂掺量下沥青混合料性能的变化规律

3.1高温稳定性

以2.1和2.2中合成级配和最佳油石比为基准，现通过改变高模量剂掺量来测定沥青混合料的高温稳定性能，同时测定普通沥青混合料和SBS改性沥青混合料的性能。

3.1.1沥青混合料稳定度试验结果

根据2.1和2.2中合成级配和最佳油石比，通过改变高模量剂掺量成型试件，最终测得各试件下沥青混合料稳定度和流值见表5所示。

从上表中可以看出，与70#基质沥青相比，高模量剂的加入能够显著提高沥青混合料的稳定度值，且随着高模量剂掺量的增加，沥青混合料稳定度值逐渐增大，70#基质沥青混合料稳定度为9.22kN，当掺加0.8%高模量剂时，沥青混合料稳定度为13.62kN，与未添加高模量剂相比，沥青混合料稳定度增大了47.7%，表明高模量剂的加入能够显著提高沥青混合料的承载能力。

3.1.2动稳定度

动稳定度是指沥青路面在车辆荷载作用下产生1mm垂直变形时车轮的作用次数，对于动稳定度的检测通常采用车辙试验进行，即预先按确定的混合料配合比成型试件，然后在温度60℃、轮压0.7MPa下进行车辙试验，本次试验中增加了另外一组试验，即试验温度为70℃、轮压0.7MPa的车辙试验，具体车辙试验结果见表6所示。

从上表中可以看出，与普通沥青混合料相比，高模量改性沥青混合料具有更大的动稳定度，且随着高模量剂掺量的增大，沥青混合料动稳定度值也逐渐增大、变形量逐渐减小，在温度60℃、轮压0.7MPa下，70#基质沥青混合料动稳定度为2012次/mm，变形量为6.84mm，当掺加0.8%高模量剂时，沥青混合料动稳定度为9048次/mm，变形量为2.16mm，与未添加高模量剂相比，沥青混合料动稳定度增大了7036次/mm，变形量减小了4.68mm，在温度70℃、轮压0.7MPa下，70#基质沥青混合料动稳定度为302次/mm，变形量为14.88mm，当掺加0.8%高模量剂时，沥青混合料动稳定度为4122次/mm，变形量为5.77mm，与未添加高模量剂相比，沥青混合料动稳定度增大了3820次/mm，变形量减小了9.11mm，这是因为高模量剂的加入填充了集料之间的空隙，并增大了骨架之间的黏结力，形成更加坚固的结构，这种增强的骨架结构能够提高沥青混合料的整体刚度和抗变形能力，使其能够承受车辆荷载和温度变化引起的应力和变形。此外，高模量剂掺量增大至一定程度后，其动稳定度增大幅度逐渐减小，在温度60℃、轮压0.7MPa下，当加入0.4%高模量剂时，沥青混合料动稳定度为5862次/mm，加入0.5%高模量剂沥青混合料动稳定度为7468次/mm，与0.4%高模量剂沥青混合料相比，动稳定度增加了1606次/mm，加入0.6%高模量剂沥青混合料动稳定度为8136次/mm，与0.5%高模量剂沥青混合料相比，动稳定度增加了668次/mm，加入0.7%高模量剂沥青混合料动稳定度为8678次/mm，与0.6%高模量剂沥青混合料相比，动稳定度增加了542次/mm，加入0.8%高模量剂沥青混合料动稳定度为9048次/mm，与0.7%高模量剂沥青混合料相比，动稳定度增加了370次/mm，根据分析表明，高模量剂掺量越大，其动稳定度增加幅度逐渐减小。

3.2低温抗裂性能

低温下沥青路面会发生收缩现象，如果沥青路面的低温应变能力不足，剧烈的温差变化可能会导致路面应力来不及松弛，从而引发应力积累过大的情况，最终导致路面出现开裂现象，因而沥青路面应具有一定的应力松弛性能，目前常用小梁弯曲试验评价沥青混合料的低温抗裂性能，不同高模量剂掺量下沥青混合料、普通沥青混合料以及SBS改性沥青混合料的低温弯曲试验结果见表7所示。

从上表中可以看出，随着高模量剂掺量的增加，沥青混合料破坏应变逐渐减小，表明高模量剂的加入会降低沥青混合料的低温抗裂性能，从8种沥青混合料低温弯曲试验结果来看，SBS改性沥青混合料的低温抗裂性能最好。

3.3水稳定性能

目前《公路沥青路面施工技术规范》中对水稳定性评价指标做出了明确规定，分别为残留稳定度和冻融劈裂抗拉强度比，其中残留稳定度主要是采用浸水马歇尔试验测得，冻融劈裂抗拉强度比主要是采用冻融劈裂试验测得，针对水稳定性能的检测，本次试验主要是对普通沥青混合料、不同高模量剂掺量下以及SBS改性沥青混合料进行检测，具体检测结果见表8、表9所示。

从表8中可以看出，与普通沥青混合料相比，高模量剂的加入能够显著提高沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比，且高模量剂掺量越大，沥青混合料残留稳定度和冻融劈裂强度比越大，普通沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比分别为85.1%、81.9 %，当高模量剂掺量达到0.8%时，沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比分别为92.4 %、91.6 %，这是因为高模量剂软化后包裹了集料，导致混合料内部形成了纤维网状结构，因而能够有效抵抗外部应力的作用，从而提高了沥青混合料的抗水损害能力。

4结语

本文对比分析了普通沥青混合料、高模量沥青混合料以及SBS改性沥青混合料的路用性能，得出如下结论：

（1）与普通沥青混合料相比，高模量改性沥青混合料具有更大的动稳定度，且随着高模量剂掺量的增大，沥青混合料动稳定度值也逐渐增大、变形量逐渐减小。

（2）随着高模量剂掺量的增加，沥青混合料破坏应变逐渐减小，表明高模量剂的加入会降低沥青混合料的低温抗裂性能。

（3）与普通沥青混合料相比，高模量剂的加入能够显著提高沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比，且高模量剂掺量越大，沥青混合料残留稳定度和冻融劈裂强度比也越大。

参考文献

[1]王正勇.高模量改性剂对沥青混凝土路用性能影响研究[J].江西建材，2023，（05）：71-73.

[2]刘朝晖，朱国虎，柳力，等.玄武岩纤维与高模量外掺剂复合增强沥青混合料性能[J].科学技术与工程，2023，23（05）：2147-2155.