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抗车辙剂

抗车辙剂 – 抗车辙剂的定义

抗车辙剂指以预防沥青路面车辙病害为主要应用目的的沥青改性剂。因此,它是一种功能上的定义,凡是以抗车辙为目的应用的相关沥青改性剂均为广义上的抗车辙剂。

抗车辙剂的图片
抗车辙剂的图片

抗车辙剂 – 抗车辙剂的主要作用

1)嵌挤作用

  抗车辙剂在施工过程中由于高温的作用而软化,这些微粒在碾压过程中热成型,相当于具有高粘附性的单一粒径细集料填充嵌挤到了集料骨架中的空隙,增加了沥青混合料结构的骨架作用,加强了混合料之间的相互作用力,使混合料之间更加紧密,降低了成型路面的渗透性.同时增加了沥青混合料承受荷载的能力.
  2)加筋作用
由于抗车辙剂中聚合物形成的微结晶区具有相当的劲度,它在拌和过程中部分拉丝成塑料纤维,在集料骨架内搭桥交联而形成纤维加筋作用.由于聚合物纤维的存在,它在胶结料中形成网状,加强了沥青矿粉胶结料体系相互作用和整体性.
3)胶结作用
抗车辙剂投入沥青混合料的拌和锅中,在170~180°C的温度下,首先通过与矿料干拌,使它软化,继续加入沥青拌和,抗车辙剂颗粒与沥青形成胶结作用,使沥青性能得到改善.提高了沥青的软化点;降低了对温度的敏感性;增加了沥青与矿料的粘附能力.
4)变形恢复作用
抗车辙剂的弹性成分在较高温度时具有使路面的变形部分弹性恢复的功能,因而降低了成型沥青路面的永久变形.

抗车辙剂 – 抗车辙剂应用领域

1)公路:高速公路及高等级公路,特别适用于高温地区、重交通路段及长大纵坡路段;
2)市政道路:市政干道、公交车道等,特别适用于十字路口和公交车站;
3)机场工程:机场跑道。

抗车辙剂 – 市场上主要的抗车辙剂类型

国外:法国的PR,聚合物为主要成分;德国的DOMIX,塑料改性剂为主要成分。
国内:交通部公路科学研究院RA沥青改性剂,以天然沥青和高分子化合物聚合而成,为国家火炬计划产品和国家专利产品。还有其他一些市场化公司的产

抗车辙剂 – 使用说明

一、应用比例
多数抗车辙剂的使用剂量为沥青混合料的0.3~0.5%,即每吨沥青混合料中掺3~5KG.用于道路则一般掺0.35-0.4%,即每吨沥青混合料中掺3.5-4KG即可.交通量大,重型车辆多的用高限,特殊路段可掺0.6%以上.

二、施工工艺
由于多数抗车辙剂为颗粒状,通常在现场外加使用,因此,其使用工艺方便简单,通过沥青混合料拌和过程中直接加入:
1. 将矿料加热到170~180°C时,将添加剂直接投入拌和锅内进行干拌,拌和时间可增加2~3秒.
2. 加入热沥青继续搅拌,拌和时间可相对增加.
3. 成品混合料的质量控制和储存运输按常规的混合料进行.

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一、Domix(多米克斯)产品介绍

Domix 是德国巴赛尔集团推出的第二代沥青道路抗车辙产品,为表面呈灰黑色的固体颗粒。适用于各类型沥青混合料中,高效的改善沥青混合料的性能。

Domix 特性:

1、显著提高抗车辙能力。

2、改善低温抗裂性能。

3、减轻因交通荷载所造成的路面疲劳破坏。

4、提高沥青混合料力学性能指标。

5、增强沥青和集料的粘附力,并减轻路面剥落病害的发生。

6、改善沥青抗老化性能,尤其因紫外线辐射所导致的老化。

二、中国高速公路的发展及车辙病害的调查

1989 年上海至嘉定高速公路建成通车,结束了中国大陆没有高速公路的历史;1990 年,被誉为“神州第一路”的沈大高速公路全线建成通车 ,标志着我国高速公路的发展进 入一个新的时代。至 2 0 0 5 年末,中国高速公路通车总里程为 4 . 1 万公里,位居世界第二。

在回顾我国十几年高速公路建设取得的伟大成就之时,我们也必须看到,已建成通车的高速公路,其沥青路面存在过早破坏和早期破坏现象。在所有病害中,车辙现象尤其普遍,也最为严重,大大提高路面的修复费用。车辙是沥青混凝土路面特有的一种破坏形式,它是在行车荷载重复作用以及气温等因素综合作用下产生的一种永久性变形,表现为沿行车轮迹产生纵向的带状凹槽,严重时车辙的两侧会有突起形变,造成路面使用性能更加恶化。

车辙问题是世界性的难题,2 0 世纪 7 0 年代末美国各州公路局曾作过调查统计,在被调查的 4 4 条主要公路中有 1 3 条公路的破坏是由车辙引起的,占调查总数的 2 9. 5 %;8 0 年代日本的 调查表明:由于车辙 所引起的 路面损害 高达调查 总数的 8 0 % 。

在我国,尤其是在 1999 年后,不同省份的沥青路面都出现了车辙。车辙问题一般在第一个夏季的高温期即会出现;随着时间的延长,及重载车流量和数量的增加,车辙深度也逐渐加大,很多高速公路 3 ~4 年,甚至是 1~2 年后,路面车辙即达到 1~5cm 深度,甚至 10cm 以上;使得路面平整度变差,并引起其它病害,如网裂、坑槽、坑洞等。这不仅影响了行车的舒适性和安全性,而且也降低了经济效益和社会效益,因此防治车辙病害是当今公路建设中的首要问题 。

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三、产品基本原理

Domix 的基本作用原理

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1 、 增 稠 作 用 :
在沥青混合料工业拌和时加入 Domix ,使其充分熔化;其部分熔化的成分在沥青中以极为离散的状态凝固,形成高强而稳定的固化结构;这种结构使沥青具有较高的软化点,增强了沥青的稠度,降低了沥青对温度的敏感性 。

2 、 粘 连 作 用 :
另一部分熔化的成分及少量未熔的成分裹附在石料表面,在石料与沥青、石料与石料之间形成一个搭桥的作用,产生较大的粘结力,这就使得沥青混合料具有稳定的结构。

3 、 增 韧 作 用 :
Domix 熔化的成分部分与沥青发生反应,提高了沥青的弹性恢复性能指标,使得沥青混合料的韧性增强。

四、技术参数

Domix 技术参数及设计用量

五、产品效用

Domix 对沥青混合料的作用效果

1 、提高高温抗车辙性能

车辙试验是评价沥青混合料在规定温度条件下抵抗塑性流动变形能力的方法,是当今公路建设者最为关注的问题之一。

由Domix与其他产品抗车辙性能的比较表可见,Domix 使沥青混合料抗车辙性能得到了极大的加强,较改性沥青混合料、纤维混合料及改性沥青混合料的高温稳定性都有较大幅度的提高。

2 、提高抗疲劳性能

研究试验使用应变控制的荷载模式进行疲劳试验。采用 UTM 试验机,三分点加载,试件尺寸为 50.0mm × 63.5mm × 380mm,试验温度为 15℃,微应变采用 400,泊松比采用 0.25。

由实验数据可见,加入 Domix 后,沥青混合料的疲劳寿命有了较大幅度的增加,沥青路面抗疲劳性能得到了增强,延长了道路使用寿命。

3 、提高低温抗裂性能

沥青混合料的低温抗裂性能与沥青路面的开裂密切相关,是沥青混合料的重要使用性能,本试验采用温度:-10℃± 0.5 ℃,加载速率为 50mm/min 。

由沥青混合料的弯曲破坏实验结果表可以看出,加入 Domix 后,其抗弯拉强度和最大弯拉应变都有较大程度的提高,表明加入 Domix 后的沥青混合料具有较好的低温抗裂性能。

另外,采用弯曲应变能密度函数评价低温性能,在一定程度上更能贴切的表达沥青混合料抗低温能力 。

据试验结果,得出弯曲应变能对比图显示,加入 Domix 后,弯曲应变能提高了 73%,低温抗裂性能得到了极大增强。

4 、提高水稳定性能

水损害是公路建设者们都比较关注的问题之一,所谓水损害是指沥青路面在水或冻融循环的作用下,由于汽车车轮动态荷载的作用,进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用,水分逐渐渗入沥青与集料的界面上,使沥青粘附性降低并逐渐丧失粘结力,沥青膜从石料表面脱落,沥青混合料掉粒、松散,继而形成沥青路面的坑槽、堆挤变形等损害现象 。

除了荷载及水分供给条件等外在因素外,沥青混合料的抗水损害能力是决定路面的水稳定的根本因素 。

由沥青混合料的冻融劈裂试验结果表我们可以看到,加入Domix 后,沥青混合料的冻融劈裂强度提高了 10% 到 15%,表明 Domix使沥青混合料的水稳定性能得到了提高,增强了沥青路面抗水损害的能力。

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Domix
Domix与其他产品抗车辙性能的比较

六、Domix 对沥青胶结料的作用效果

1 、针入度

沥青的针入度与沥青的路面使用性能具有密切的关系,在现阶段,针入度仍然是我国选择沥青标号的最主要的依据,它不仅表现在高温稳定性上,对低温抗裂性也同样重要。

由表格我们可以看到针入度随 Domix 掺量的变化而产生的变化,也可以看到针入度批数随 Domix 掺量的变化而产生的变化。

与基质沥青相比,加入 Domix 沥青的 15 ℃、25 ℃、30℃针入度均有不同程度的降低,且随 Domix 掺量增加而减小,沥青针入度指数有明显增大。掺量较高时针入度指数也较大,表明感温性得到改善,高温性得到增强。

2 、软化 点

软化点是道路沥青最基本的一种性质指标,是我国最常用的三大指标之一,直接与表示路面发软变形的程度相关联,同时,软化点是大多数国家用来说明高温性能的指标之一。

由表格可以看到软化点随 Domix掺量的变化。

加入 Domix 后,沥青的软化点得到了明显的提高,并随改性剂掺量的增加而提高。说明经改性后的沥青具有良好的高温性能。

3、5 ℃延度及 10℃测力延度试验

路用沥青的延度是通过在规定的速度和温度下拉伸标准试件的两端直到断裂的长度。在 5℃时得到的延度试验结果能够简介的反映在路面使用时的沥青粘度和剪切敏感性的关系。也就是说沥青的延度与路面的使用性能有一定的相关性,尤其是低温延度与低温开裂性能关系密切。

对于 5 ℃延度而言,有先增加后减小的趋势,但总体过程还是增加的。

由5 ℃延度随Domix掺量的变化和10 ℃时测力延度试验的拉力两幅图可以看出,随着 Domix 掺量的增加,拉力有明显的增大,说明抵抗低温开裂的能力得到增强 。

七、Domix 的应用优势

Ⅰ 、 基 本 优 势

1、运输:
Domix 为固体颗粒,运输方便,无需特殊运载工具。

2、贮存:
在常温下即可贮存,不需要任何特殊设备。

3、施工:
在拌和、摊铺及碾压过程中,不需要对设备进行任何改变。

Ⅱ 、 性 能 优 势

1、车辙 :
加入 Domix 后,沥青混合料的动稳定度较基质沥青混合料提高 800%,表明沥青路面的抗车辙性能得到了极大的提高。

2、疲劳 :
加入 Domix 后,沥青混合料的疲劳性能提高 40%,沥青路面的耐久性能得到了增强 。

3、水稳 :
加入 Domix 后,沥青混合料的冻融劈裂强度比可达到 97.9%,提高了沥青路面抗水损害的能力。

4 、低温 :
加入 Domix 后,混合料的最大弯拉应变提高 34%,弯曲应变能提高 72%,同时沥青结合料的弹性恢复性能也有很大的增强,通过诺谟图得出其稠度不变温度为 10℃左右,因此适合用于防治产生温度在 10℃以下的温缩裂缝。

Ⅲ 、 经 济 优 势

1、材料成本 :
使用 Domix后,较基质沥青混合料增加成本 10%~30%,具有非常合理的性价比 。

2、设备成本 :
不需要增添任何设备,减少了其它添加剂所需要的设备成本。

3、管理成本 :
运输、贮存和施工都非常简单,很大程度上降低了管理成本。

八、Domix 使用方法

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Ⅰ :室内试验方法

1、石料加热温度:190℃~200℃。
2 、沥青加 热温度:按规范 执行。
3、加入“Domix”后干拌时间:3~5 分钟。(建议取上限)
4 、加入沥青后搅拌时间:3 ~ 5 分钟。(建议取上限)

Ⅱ :工业施工方法

1、石料加热温度:185 ℃~200 ℃。
2 、沥青加 热温度:按规范 执行。
3 、拌和方式及拌和时间:在石料干拌时,从拌和楼观察窗口投入“D om i x”,加入“Domix”后,增加干拌时间 5~15 秒,其它不变。
4 、 其它程序 :按规范执行 。

九、应用案例

Domix 国内外部分工程应用例

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