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PE改性沥青混淆料路用性能试验研究

宣布日期：

2025-09-05

摘要

PE(Polyethylene，聚乙烯)改性剂是以聚乙烯为有用组分的路用外掺剂质料，研究选取了差别掺量(0%、1.5%、3%、4.5%、6%)的改性剂，划分制备了差别品级的PE改性沥青，并通过针入度、软化点、黏度指标对其举行手艺剖析。在此基础上，选用差别掺量的PE改性剂以“干法”制备沥青混淆料，选用动稳固度、残留稳固度、冻融劈裂强度比、破损应变为指标，评价PE改性沥青混淆料的高温稳固性、水稳固性及低温抗开裂性，相关研究批注:PE改性剂的掺入可在一定水平上提升质料的高温稳固性及低温抗开裂性，而水稳固性呈先上升后下降趋势。通过无量纲化模子盘算，推jian接纳4.5%掺量的PE改性剂。高抗变形、高抗开裂能力有利于提升蹊径服役水平，具有辽阔的应用远景。

要害词：PE改性剂 | 沥青混淆料 | 路用性能 | 高温性能

随着都会生长和国民经济的快速腾飞，各地新建高速公路以知足人们出行交通需求。高品级公路接纳高性能沥青混凝土，凭证路面结构适用性要求通常接纳AC、SMA、SUP品级配[1-3]。为周全提升蹊径的服役水平及寿命，海内外研究学者对路面的结构、质料等举行深入研究，以为改性沥青、外掺剂等新质料可以改善质料路用性能，增强力学性能[4]。顾万[5]等在再生沥青混淆料中掺入了高模量剂和玄武岩纤维举行性能试验研究，发明外掺剂质料可以提升混淆料的高温稳固性和抗疲劳性能;余红杰[6]在AC-13和SMA-13两种级配中掺入了抗车辙剂，以为可以大幅度改善沥青混淆料内部结构受力特征，增强质料的黏度性和抗压强度，这关于质料的结构稳固和优化是有利的。吴正光[7]等接纳废旧PE质料对AC-20级配的沥青混淆料举行路用性能试验研究，以为PE改性剂质料可以提升混淆料的高温稳固性和水稳固性，在高品级公路中具有辽阔的应用推广价值。无论是高模量剂、抗车辙剂照旧PE改性剂，其有用因素均含有聚乙烯因素，该质料具有高弹性和高粘度，提高了沥青的高温流动性，并增添了沥青的韧性。质料具有高弹高粘作用，可提高沥青的粘度，改善高温流动性，增da沥青的韧性[8-10]。本研究将PE改性剂以差别掺量形式划分制备改性沥青和沥青混淆料，通过性能测试探讨PE掺量对其的性能影响演变纪律，研究效果可为PE改性沥青路面的应用推广提供理论基础。

PE改性沥青性能试验研究

研究划分选取了0%、1.5%、3%、4.5%、6%的5种差别掺量的PE改性剂外掺入基质沥青中制备改性沥青，通过针入度、软化点、黏度等指标来研究质料手艺指标转变纪律[11-12]。其中，PE改性剂质料型号为PEⅢ-B，外表为玄色固体颗粒，其性能手艺指标如下:外观形貌为玄色/扁平状颗粒，粒径规模2~6mm，密度0.92~0.98g/cm?。熔点135℃~150℃。选用沥青为通俗70#基质沥青，其手艺参数如表1所示。

PE改性沥青混淆料路用性能试验研究

PE改性沥青的制备工艺为:将基质沥青置于120℃烘箱中加热待用，将基质沥青倒入高速剪切仪中举行剪切搅拌，再将PE改性剂分批加入剪切装备中，剪切时长控制在30min左右，温度170℃，转速3000r/min。将制备好的改性沥青置于135℃烘箱中静置30min后，举行沥青性能测试相关的试验。

研究将差别掺量下制备的PE改性沥青举行沥青的针入度、软化点及黏度试验，测试效果如表2所示。

PE改性沥青混淆料路用性能试验研究

相关手艺性能随PE改性剂掺量的转变关系如图1所示。

PE改性沥青混淆料路用性能试验研究

由图1可知，随着PE改性剂掺量的增添，改性沥青的针入度逐渐减小，软化点和黏度逐渐增da，这与沥青质料的特征直接相关。在PE改性剂添加初期，针入度下降趋势较快，但后期下降趋势减慢，这说明PE改性剂对沥青特征的影响是较大的，但随着PE掺量的逐渐增添，其有用因素聚乙烯使得沥青质料内部的弹性组分增添，黏度增da，当PE掺量过多时，沥青质料中的油脂因素不可与聚乙烯形成有用地融合，质料的性能提升速率减缓�Ｋ剂康絇E改性沥青的制备为湿法，与路面施工历程中直投式“干法”施工保存差别，研究需进一步探讨PE改性剂在沥青混淆料中的性能影响。

PE改性沥青混淆料路用性能研究

研究将差别掺量的PE改性剂以“干法”方法制备AC-13级配的PE改性沥青混淆料，PE改性剂掺量划分为0%、1.5%、3%、4.5%、6%。划分考察了改性沥青混淆料的高温稳固性、水稳固性及低温抗开裂性能。

高温稳固性

沥青混淆料在高温情形下，容易使内部沥青油脂组分爆发变形和迁徙，使得内部质料结构失稳，造成路面车辙、麻面、泛油等病害征象。研究常接纳车辙试验探讨混淆料高温性能手艺状态，相关测试效果如表3所示。

PE改性沥青混淆料路用性能试验研究

绘制总变形和动稳固度与PE改性剂掺量的转变曲线，如图2、图3所示。

PE改性沥青混淆料路用性能试验研究

由图2、图3可知，随着PE改性剂掺量的增添，沥青混淆料的总变形逐渐降低，动稳固度逐渐增da。相较于通俗沥青混淆料，PE改性剂掺量为1.5%、3%、4.5%、6%时，对应沥青混淆料的总变形划分下降30.33%、40.16%、44.26%、47.54%，动稳固度划分增添61.48%、109.96%、133.42%、150.62%。PE改性剂中的弹性组分能够增强沥青的黏度，进而增强了质料的抗压强度。PE改性剂匀称疏散在沥青混淆料中，并与沥青因素有用融会，在一定水平上也增进了质料的结构稳固。然而，就沥青的路用性能而言，并非高温稳固性越高，质料的性能越好，在一定水平上会削减其他指标性能。因此，需综合思量水稳性能、低温抗拉性能等指标。

水稳固性

沥青混淆料的水稳固性是指混淆料在水损伤情形下质料的劣化影响，水损伤既包括了雨水的冲洗浸润损伤，也包括了在低温情形下冻融损伤。研究通常接纳浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来表征混淆料的水稳固性能，测试效果如表4所示。

PE改性沥青混淆料路用性能试验研究

绘制残留稳固度、冻融劈裂强度比划分与PE改性剂掺量的转变曲线，如图4、图5所示。

PE改性沥青混淆料路用性能试验研究

PE改性沥青混淆料路用性能试验研究

如图4、图5可知，随着PE改性剂掺量的增添，混淆料的残留稳固度和冻融劈裂强度比泛起先上升后下降的趋势。当PE改性剂掺量为3%时，混淆料的残留稳固度和冻融劈裂强度比划分为93.4%和87.5%，相较于通俗沥青混淆料，划分增添了3.20%和1.51%。在改性剂掺入初期，PE改性剂中的聚乙烯和沥青的油脂因素能够有用融合，形成不饱和状态，使得沥青的黏度增da，质料内部结构处于稳固状态。而PE改性剂掺量过多时，PE改性剂与沥青形成不饱和状态，PE中的聚乙烯含量过多会削弱质料的稳固，造成局部应力集中。

低温抗裂性

沥青混淆料低温开裂主要是由于在外界温度的循环升降或者温度短时间内的急剧转变导致的温度应力大于质料自己的直接拉伸强度而爆发的裂痕�；煜系臀驴沽研匝芯拷幽尚×旱臀峦淝匝榫傩醒芯�，测试效果如表5所示。

PE改性沥青混淆料路用性能试验研究

PE改性沥青混淆料路用性能试验研究

PE改性沥青混淆料路用性能试验研究

研究绘制了抗弯拉强度、破损应变、劲度模量随PE改性剂掺量的转变曲线，如图6~图8所示。由图6~图8可知，随着PE改性剂掺量的逐渐增添，混淆料的抗弯拉强度和破损应变逐渐增da，劲度模量逐渐下降。其中，破损应变的增da说明混淆料在低温情形下对抗开裂变形的能力越强。相较于通俗沥青混淆料，PE改性剂掺量在1.5%、3%、4.5%时对应的破损应变划分增添20.67%、42.61%、74.45%，说明PE质料的增添可以显著增强质料的抗开裂能力。其主要缘故原由是PE质料中的弹性组分与沥青混淆料有用融合，使得沥青混淆料也具有一定弹性变形能力，在外部荷载作用下，混淆料能够对抗低温变形，在一定水平上可以提升质料路用性能和使用寿命。可是PE改性剂掺量的过多会导致质料的内部结构失稳，在一定水平上会削弱质料性能。

PE改性剂无量纲化掺量比选

通过上述研究批注，PE改性剂质料与沥青举行拌杂可以提升质料的黏度，与沥青混淆料以干法拌杂可以增进质料的高温稳固性和低温抗裂性提升，关于水温度性而言，会随掺量的增添泛起先上升后下降的趋势。为量化表征优选的PE改性剂掺量，研究以动稳固度、残留稳固度、冻融劈裂强度比、破损应变为参数，举行无量纲化评价模子建设，如表6所示。

PE改性沥青混淆料路用性能试验研究

将无掺量化的相关手艺指标举行排列，并付与一定权重举行盘算�Ｋ剂康讲辛粑裙潭群投橙谂亚慷缺染裙绦阅艿钠兰壑副�，研究对动稳固度、残留稳固度、熔融劈裂强度比、破损应变的权重幅值划分为1/3、1/6、1/6、1/3。通过无量纲化的赋值和权重举行乘积盘算可获得zui终的PE改性剂掺量排序计划。0%、1.5%、3%、4.5%、6%的5种掺量下的zui终量化指标划分为0.65、0.77、0.89、0.97、0.95。连系本试验研究及现实的蹊径施工手艺状态，建议接纳4.5%掺量的PE改性剂应用于现实验工。

结语

PE改性剂作为一种低本钱、高性能的路面质料添加剂，可在一定水平上改善沥青混淆料的路用性能。研究划分选取了1.5%、3%、4.5%和6%掺量的PE改性剂制备改性沥青及其沥青混淆料，并与通俗沥青混淆料举行性能比照剖析，以为PE改性剂可以提高沥青混淆料的高温稳固性和低温抗开裂性能，关于水稳固性能而言，PE改性剂掺量的过多会在一定水平上削弱沥青混淆料的水稳固性，研究通过无量纲化的指标评价盘算，zui终推jian4.5%掺量的PE改性剂。对PE改性沥青混淆料的深入研究，有利于周全改善混淆料路用性能，提升蹊径服役水平和使用寿命。

参考文献：

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全文完宣布于《公路工程》2021年4月。作者简介:万钰(1989-)，女，湖南湘乡人，工程师，研究偏向:公路与桥梁工程

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B210 自力式气动伺服四点弯曲小梁试验系统 (4PB)

棱柱体小梁四点弯曲试验是 2011 年交通部行业标准《公路工程沥青及沥青混淆料规程》增添的评价沥青混淆料疲劳性能和丈量劲度模量的很是主要的试验要领。该要领可以在DTS多功效动态试验系统中举行，也可以使用单独式系统，搭配温控情形箱举行试验。尤其关于试验使命量较量大的单位，由于疲劳试验可能一连的时间较量长，几小时到几天、甚至几周，以是配备一套单独式的沥青混淆料疲劳试验系统是很是有须要的。

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适用规范

▍AASHTO T 321 热拌沥青混淆料重复弯曲疲劳寿命

▍ASTM D7460 热拌沥青混淆料重复弯曲疲劳损伤

▍AG:PT/T233 & ASTM 03 热拌沥青混淆料重复弯曲疲劳寿命

▍EN 12697-24 Annex D- 棱柱体试件的四点弯曲试验

▍EN 12697-26 Annex B- 棱柱体试件的四点弯曲试验 (4PB-PR)

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