模擬“熱拌溫鋪”的AC—20溫拌瀝青混合料性能分析

郭平　雷甲　馬慶偉

摘要：為了研究“熱拌溫鋪‘方法的合理性，采用馬歇爾方法成型試件，以孔隙率為設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)4種不同擊實(shí)溫度的方案來進(jìn)行路用性能比較。結(jié)果表明：添加HHXⅡ型溫拌劑可使成型溫度至少降低20 ℃，且其瀝青混合料性能可以達(dá)到甚至超過熱拌瀝青混合料的相應(yīng)性能，進(jìn)一步驗(yàn)證了”熱拌溫鋪“施工方法的合理性。

關(guān)鍵詞：溫拌瀝青混合料；熱拌溫鋪；AC20；路用性能

中圖分類號(hào)：U414.03文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： In order to study the rationality of paving at lower temperature， with void ratio as a parameter， four schemes were designed to carry out the comparison of pavement performance under different compaction temperatures with Marshall specimens. The results indicate that the forming temperature drops by more than 20 ℃ when warm mix agent HHXⅡ is added into the mixture， while the pavement performance reaches or even surpasses hot mix asphalt， which proves the rationality of paving at lower temperature.

Key words： warm mix asphalt mixture； paving at lower temperature； AC20； pavement performance

0引言

桃園大橋位于黃延高速K33+401～K33+831，長(zhǎng)430 m，高106 m，橋面單幅寬15 m。由于氣候的影響，正常瀝青面層施工工藝不能保證路面的工程質(zhì)量，為延長(zhǎng)施工時(shí)效，確保瀝青路面性能，需采用 “熱拌溫鋪”的施工工藝進(jìn)行橋面鋪裝層的鋪筑。“熱拌溫鋪”工藝主要通過使用溫拌瀝青延長(zhǎng)瀝青混合料容許壓實(shí)時(shí)間，有效提高路面壓實(shí)度，從而保證路面的耐久性[12]。本文采用“熱拌溫鋪”的方法進(jìn)行溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)，同時(shí)將不同擊實(shí)溫度的溫拌瀝青混合料與相同級(jí)配、相同油石比的熱拌混合料進(jìn)行路用性能對(duì)比，從而驗(yàn)證溫拌效果。

1原材料

（1） 粗集料：采用蒲城泉溝石料廠生產(chǎn)的石灰?guī)r碎石，規(guī)格為19～26.5 mm、9.5～19 mm、4.75～9.5 mm、2.36～4.75 mm。

（2） 細(xì)集料：機(jī)制砂由蒲城泉溝9.5～19 mm的石灰?guī)r碎石自行加工生產(chǎn)。

（3） 填料：礦粉采用蒲城泉溝9.5～19 mm的石灰?guī)r碎石自行加工生產(chǎn)。

（4） SBS改性瀝青（ⅠC）：采用韓國(guó)“雙龍”牌90#A級(jí)道路石油瀝青現(xiàn)場(chǎng)改性加工。

（5） 聚酯纖維：摻量為瀝青混合料質(zhì)量的02%。

（6） HHXⅡ型溫拌劑：摻量為瀝青用量的07%。

（7） 礦料級(jí)配：礦料級(jí)配見表1和圖1。

（8） 最佳油石比：配合比設(shè)計(jì)中以熱拌瀝青混合料的礦料級(jí)配和最佳油石比作為溫拌瀝青混合料的礦料級(jí)配和最佳油石比。中面層AC20C最佳油石比為4.4%。

2試驗(yàn)方案及試驗(yàn)溫度控制

2.1試驗(yàn)方案

方案一：先采用熱拌方式拌和混合料，隨后在160 ℃烘箱中保溫1 h，并在該溫度下成型試件。

方案二：先采用熱拌方式拌和混合料，隨后在150 ℃烘箱中保溫1 h，并在該溫度下成型試件。

方案三：在瀝青中添加HHXⅡ型溫拌劑，并模擬“熱拌溫鋪”施工方式，采用熱拌方式拌和好混合料后，在150 ℃烘箱中保溫1 h，并在該溫度下成型試件。

方案四：在瀝青中添加HHXⅡ型溫拌劑，并模擬“熱拌溫鋪”施工方式，采用熱拌方式拌和好混合料后，在140 ℃烘箱中保溫1 h，并在該溫度下成型試件。

2.2試驗(yàn)溫度控制

試驗(yàn)溫度按表2的要求進(jìn)行控制。

3室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1體積指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果及分析

馬歇爾體積指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見表3。由表3的試驗(yàn)結(jié)果可以看出以下2點(diǎn)。

（1） 如果AC20C混合料不添加任何溫拌劑，在150 ℃溫度下成型的試件的空隙率均最高，說明擊實(shí)溫度對(duì)空隙率有著至關(guān)重要的影響，而溫拌劑的添加可以使混合料在較低的擊實(shí)溫度保持適合的空隙率。

（2） 在150 ℃、140 ℃下成型的溫拌混合料的空隙率與擊實(shí)溫度為160 ℃的熱拌混合料的空隙率基本相當(dāng)，馬歇爾穩(wěn)定度也表現(xiàn)出同一規(guī)律，均可滿足此高速路面技術(shù)指南要求。

3.2殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果及分析

殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)結(jié)果及對(duì)比見表4。由表4的試驗(yàn)結(jié)果可以看出以下2點(diǎn)。

（1） 對(duì)于中面層，在不添加溫拌劑且擊實(shí)溫度為150 ℃的條件下，殘留穩(wěn)定度為902%，為4種比較方案中的最低值；150 ℃和140 ℃成型溫度下的溫拌瀝青混合料殘留穩(wěn)定度分別為959%和951%，均高于擊實(shí)溫度為160 ℃和150 ℃的熱拌瀝青混合料，滿足規(guī)范和此高速路面技術(shù)指南的要求。

（2） 添加溫拌劑不僅不會(huì)抑制抗剝落劑發(fā)揮作用，還可進(jìn)一步提高瀝青混合料的水穩(wěn)性。

3.3凍融劈裂試驗(yàn)

凍融劈裂試驗(yàn)的試驗(yàn)條件比浸水馬歇爾試驗(yàn)更為苛刻，它能進(jìn)一步檢驗(yàn)瀝青混合料經(jīng)受水損害的能力。凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果及對(duì)比見表5。

由表5的試驗(yàn)結(jié)果可以看出以下2點(diǎn)。

（1） 對(duì)于中面層，在不添加溫拌劑且擊實(shí)溫度為150 ℃的條件下，對(duì)應(yīng)的凍融劈裂強(qiáng)度比為868%，為4種比較方案中的最小值，而150 ℃和140 ℃成型溫度下的溫拌瀝青混合料凍融劈裂強(qiáng)度比分別為96.8%和94.6%，均高于擊實(shí)溫度為160 ℃和150 ℃的熱拌瀝青混合料，滿足規(guī)范和此高速路面技術(shù)指南的要求。

（2） 添加溫拌劑不僅不會(huì)抑制抗剝落劑發(fā)揮作用，還可進(jìn)一步提高瀝青混合料的水穩(wěn)性[3]。

3.4車轍試驗(yàn)

車轍試驗(yàn)?zāi)軌虮容^直觀地反映混合料在高溫和車輛荷載反復(fù)作用下抵抗永久變形的能力，和實(shí)際路面情況比較接近。車轍試驗(yàn)結(jié)果及對(duì)比見表6。

由表6的試驗(yàn)結(jié)果可以看出以下幾點(diǎn)。

（1） 對(duì)于中面層，4種試驗(yàn)方案下混合料的動(dòng)穩(wěn)定度基本相當(dāng)，均大于5 000 次·mm-1，能滿足此高速路面技術(shù)指南要求。

（2） 溫拌劑對(duì)添加了高模量劑的瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度沒有明顯影響。

3.5溫拌瀝青混合料的低溫抗裂性

瀝青混凝土是一種熱脹冷縮的材料，其溫度收縮系數(shù)在25×10-6～40×10-6之間，一次較大幅度的降溫，混合料內(nèi)部將產(chǎn)生300×10-6～500×10-6的拉應(yīng)變，導(dǎo)致瀝青面層表面薄弱處首先產(chǎn)生裂縫，因此裂縫是瀝青路面常見的病害之一[45]。低溫彎曲試驗(yàn)?zāi)鼙容^直觀地反映混合料在低溫下抵抗開裂的能力，并且和實(shí)際路面情況較為接近[6]。低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果及對(duì)比見表7。

由表7的試驗(yàn)結(jié)果可以看出：對(duì)于中面層，在不添加溫拌劑且擊實(shí)溫度為150 ℃的條件下，對(duì)應(yīng)的破壞應(yīng)變?yōu)? 753×10-6，為4種比較方案中的最低值，且不滿足某高速路面技術(shù)指南要求，而150 ℃和140 ℃成型溫度下的溫拌瀝青混合料破壞應(yīng)變分別為2 930×10-6和2 827×10-6，同擊實(shí)溫度為160 ℃的熱拌瀝青混合料（2 998×10-6）相差不大，均滿足規(guī)范和此高速路面技術(shù)指南的要求。

4結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)熱拌瀝青混合料和溫拌瀝青混合料各項(xiàng)體積指標(biāo)和路用性能的對(duì)比分析，得出以下結(jié)論。

（1） 溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)方法基本相同，熱拌瀝青混合料的最佳油石比能作為溫拌瀝青混合料的最佳油石比，以空隙率作為設(shè)計(jì)參數(shù)來設(shè)計(jì)溫拌瀝青混合料。

（2） 添加HHXⅡ型溫拌劑的瀝青混合料性能試驗(yàn)的結(jié)果表明，溫拌瀝青混合料可以達(dá)到甚至超過熱拌瀝青混合料的相關(guān)性能，滿足規(guī)范和施工技術(shù)指南的要求。

（3） HHXⅡ型溫拌劑摻量為瀝青用量的07%時(shí)，可使瀝青混合料擊實(shí)溫度降低20 ℃。因此，使用溫拌混合料可保證低溫環(huán)境中的路面壓實(shí)度和路用性能，從而可延長(zhǎng)路面施工時(shí)間，達(dá)到“熱拌溫鋪”的效果。

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[責(zé)任編輯：王玉玲]