干、濕法溫拌TOR橡膠瀝青混合料路用性能對比試驗

康愛紅， 姚明部

(揚州大學(xué) 建筑科學(xué)與工程學(xué)院， 江蘇 揚州　225009)

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干、濕法溫拌TOR橡膠瀝青混合料路用性能對比試驗

康愛紅， 姚明部

(揚州大學(xué) 建筑科學(xué)與工程學(xué)院， 江蘇 揚州225009)

[摘要]溫拌技術(shù)可改善瀝青混合料施工和易性，降低瀝青混合料拌和、攤鋪與碾壓溫度。通過干法和濕法2種工藝添加溫拌劑，分析溫拌TOR(維他連接劑)橡膠瀝青混合料路用性能。結(jié)果表明，干法和濕法均能有效降低混合料的拌和和成型溫度，實現(xiàn)混合料的溫拌，干法工藝的路用性能比濕法更優(yōu)越。

[關(guān)鍵詞]溫拌技術(shù)； 溫拌TOR橡膠瀝青混合料； 干法； 濕法

0前言

橡膠瀝青混合料將廢舊橡膠加入到普通瀝青混合料當(dāng)中制備而成。目前橡膠路面技術(shù)已經(jīng)形成較為完善的濕法和干法2大工藝[1]。TOR橡膠瀝青混合料[2]采用化學(xué)改性方法，即在膠粉和基質(zhì)瀝青中添加TOR連接劑。德國Degussa公司推薦將膠粉和TOR材料一起加入到瀝青中，機械攪拌制成TOR橡膠瀝青。雖然TOR橡膠瀝青混合料改善了常規(guī)橡膠瀝青混合料生產(chǎn)和施工過程中的一些不足之處，但仍存在著施工溫度太高的問題。溫拌瀝青混合料[3]是通過一定的技術(shù)措施，降低瀝青的粘度，使瀝青能在相對較低的溫度下進(jìn)行拌合和施工。

在這種背景下，將溫拌瀝青技術(shù)和TOR膠粉改性瀝青技術(shù)結(jié)合起來是一種很好的嘗試。Sasobit溫拌瀝青混合料是目前國內(nèi)外應(yīng)用較廣泛的一種。對于Sasobit溫拌劑的使用有兩種方法[3]：干法是將Sasobit固體顆粒加入到拌缸中與熱集料拌和；濕法是將溫拌劑Sasobit與熱瀝青進(jìn)行攪拌形成改性瀝青。本研究在制備TOR橡膠瀝青的基礎(chǔ)上，分別用干法和濕法添加溫拌擠Sasobit，成型兩種溫拌TOR橡膠瀝青混合料，對干、濕法2種溫拌TOR橡膠瀝青混合料的進(jìn)行對比試驗，尋求溫拌TOR橡膠瀝青混合料的最佳制備工藝。

1試驗原材料及礦料級配

1.1試驗原材料

試驗基質(zhì)瀝青采用南京金陵70#道路石油瀝青，膠粉采用姜堰虹磊60目斜交胎膠粉。維他連接劑TOR是德國EVONIK公司專利產(chǎn)品，選擇有機降粘型溫拌劑Sasobit，礦料采用玄武巖。

1.2級配選擇

礦料級配采用SMA-13，油石比為6.0%[4]，級配組成如表1所示。

表1 溫拌TOR橡膠瀝青混合料SMA-13級配組成Table1 SMA-13TORwarmmixasphaltrubbermixtureofmineralaggregategradation篩孔/mm通過率/%篩孔/mm通過率/%161001.1821.513.292.50.618.79.562.10.315.84.7532.10.1514.32.3627.20.07511.1

2溫拌TOR橡膠瀝青混合料的制備工藝

通過查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)[6-8]和室內(nèi)試驗，確定Sasobit摻量為瀝青質(zhì)量的3%。膠粉摻量為基質(zhì)瀝青質(zhì)量的18%，TOR摻量為膠粉質(zhì)量的4.5%。通過馬歇爾試驗[5]，確定空隙率為4.5%時對應(yīng)成型溫度范圍是(145～150)℃、石料加熱溫度為173～175 ℃。通過粘溫曲線方法確定拌合溫度應(yīng)為(160±3)℃。2種制備工藝流程如圖1和圖2所示。

圖1　干法Figure 1　Dry process

圖2　濕法Figure 2　Wet process

3干、濕法溫拌TOR橡膠瀝青混合料路用

性能對比試驗及分析

通過高溫車轍試驗、低溫彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗和4點彎曲疲勞試驗對比分析溫拌TOR橡膠瀝青混合料的路用性能。

3.1高溫穩(wěn)定性

車轍試驗的動穩(wěn)定度指標(biāo)可以反映瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。按試驗規(guī)程(JTG E20—2011)，干、濕法溫拌TOR橡膠瀝青混合料抗車轍性能試驗結(jié)果見表2。

表2 溫拌TOR橡膠瀝青混合料車轍試驗結(jié)果Table2 WarmmixingTORrubberasphaltmixtureruttestresults拌合方式車轍試驗動穩(wěn)定度/(次·mm-1)123平均技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)/(次·mm-1)干法5487603062655927濕法5939521056225590≥3000

由表2可知：干、濕法溫拌TOR橡膠瀝青混合料的動穩(wěn)定度均滿足規(guī)范要求。干法溫拌TOR橡膠瀝青混合料具有更好的高溫抗車轍能力。

3.2低溫抗裂性

采用小梁彎曲試驗評價溫拌TOR橡膠瀝青混合料的低溫性能，試驗以破壞應(yīng)變(με)作為混合料低溫性能的評價指標(biāo)。在美國UTM—25系統(tǒng)下進(jìn)行小梁彎曲試驗。試驗結(jié)果見表3。

表3 溫拌TOR橡膠瀝青混合料低溫彎曲試驗結(jié)果Table3 WarmmixingTORrubberasphaltmixtureatlow-temperaturetrabecularbendtestresults拌合方式破壞應(yīng)變(×10-6)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(×10-6)干法2876濕法2677≥2500

低溫小梁彎曲試驗的破壞應(yīng)變能夠反映混合料的低溫抗變形能力，破壞應(yīng)變越大，混合料的低溫抗裂性越好。研究表明[9]，溫拌劑Sasobit的加入，對橡膠瀝青混合料的低溫性能有負(fù)面影響，降低了它的破壞應(yīng)變。由表3可見，干、濕法制備的混合料的破壞應(yīng)變都滿足規(guī)范要求，濕法混合料的破壞應(yīng)變比干拌混合料的要小。說明濕法對溫拌TOR橡膠瀝青混合料的低溫性能的負(fù)面影響更大，干法溫拌TOR橡膠瀝青混合料低溫性能較優(yōu)。

采用濕法時，Sasobit與橡膠瀝青的作用時間長，瀝青5 ℃延度減少[9]，致使其混合料的低溫性能有所降低。采用干法時，Sasobit與瀝青作用時間短，對瀝青低溫性能影響小，并且干法沒有降低瀝青的制備溫度，所以混合料低溫性能上更加優(yōu)。

3.3水穩(wěn)定性

采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗來評價溫拌TOR橡膠瀝青混合料的水穩(wěn)定性，以浸水殘留穩(wěn)定度MS0和凍融劈裂強度比TS做為水穩(wěn)定性能評價指標(biāo)。試驗結(jié)果見表4和表5。

殘留穩(wěn)定度指標(biāo)MS0和凍融劈裂強度指標(biāo)TSR能反映瀝青混合料的水穩(wěn)定性，MS0和TSR的值越高，表明混合料的抗水損害能力越強。從表4和表5可以看出：干、濕法溫拌TOR橡膠瀝青混合料水穩(wěn)定性均滿足規(guī)范要求。

表4 溫拌TOR橡膠瀝青混合料浸水馬歇爾試驗結(jié)果Table4 WarmmixingTORrubberasphaltmixturemar-shallimmersiontestresults拌合方式馬歇爾穩(wěn)定度/kN浸水馬歇爾穩(wěn)定度/kN浸水殘留穩(wěn)定度/%技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)/%干法9.738.9391.8濕法9.598.4387.9≥85

表5 溫拌TOR橡膠瀝青混合料凍融劈裂試驗結(jié)果Table5 WarmmixingTORrubberasphaltmixturefreeze-thawsplittingtestresults拌合方式非條件劈裂強度/MPa條件劈裂強度/MPa凍融劈裂強度比/%技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)/%干法1.941.6484.5濕法1.801.6491.1≥85

從凈水馬歇爾試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，濕法測得的浸水殘留穩(wěn)定度略低于干法的浸水殘留穩(wěn)定度，說明采用干法對混合料的水穩(wěn)定性有一定的改善。從凍融劈裂試驗結(jié)果看，采用干法的凍融劈裂強度比低于濕法，這可能是凍融劈裂試驗的試驗條件所影響?？偟膩碚f干、濕法混合料的水穩(wěn)定性差異不大。

3.4抗疲勞性

采用小梁四點彎曲疲勞試驗評價瀝青混合料的疲勞性能。以控制應(yīng)變的方式得到的疲勞壽命作為評價指標(biāo)。干、濕法溫拌TOR橡膠瀝青混合料在不同應(yīng)變水平下的疲勞試驗結(jié)果見表6。

表6 溫拌TOR橡膠瀝青混合料疲勞試驗結(jié)果Table6 WarmmixingTORrubberasphaltmixturefatiguetestresults混合料類型3種應(yīng)變水平下的疲勞次數(shù)/次450×10-6550×10-6650×10-6干法1864503998019450濕法1286702673014730

由表6可見：溫拌TOR橡膠瀝青混合料的疲勞次數(shù)隨應(yīng)變的增大而降低。在3個測試應(yīng)變水平下，干法溫拌TOR瀝青混合料的疲勞壽命分別為濕法溫拌TOR瀝青混合料的1.4倍、1.5倍、1.8倍。這說明干法溫拌TOR橡膠瀝青具有更好的抗疲勞性能且更適合重載交通。

按濕法制備改性瀝青時，溫拌劑Sasobit參與了橡膠瀝青的制備，和橡膠粉、TOR、瀝青在攪拌罐中通過攪拌的方式經(jīng)過預(yù)混，然后在規(guī)定的時間和溫度下進(jìn)行充分的溶脹。其TOR橡膠瀝青的針入度值變小，橡膠瀝青變硬，彈性恢復(fù)能力變差，混合料的勁度模量變大，降低了溫拌TOR橡膠瀝青混合料的抗疲勞性。而按干法制備溫拌瀝青混合料時，溫拌劑與TOR橡膠瀝青反應(yīng)時間短，溫拌劑在瀝青混合料中以一種網(wǎng)狀的晶體結(jié)構(gòu)存在，致使溫拌劑表層裹一層TOR橡膠瀝青，致使其彈性恢復(fù)能力變強，勁度模量變小，所以溫拌TOR橡膠瀝青混合料的抗疲勞性能變好。

4結(jié)語

① 試驗結(jié)果表明，干法溫拌TOR橡膠瀝青混合料的抗車轍性能、低溫抗裂性能和抗疲勞性能優(yōu)于濕法溫拌TOR橡膠瀝青混合和料。干、濕法溫拌TOR橡膠瀝青混合料的水穩(wěn)定性無明顯差異。

② 溫拌劑Sasobit的添加會對TOR橡膠瀝青混合料的低溫抗裂性產(chǎn)生負(fù)面影響。低溫小梁彎曲試驗表明，采用干法對于溫法TOR橡膠瀝青混合料低溫抗裂性影響較小。

③ 干法溫拌TOR橡膠瀝青混合料的路用性能要優(yōu)于濕法溫拌的混合料，且干法施工工藝簡單、易操作，可降低工程造價，因此溫拌TOR橡膠瀝青混合料中的溫拌劑Sasobit采用干法添加更好。

④ 混合料的低溫性能和水穩(wěn)定性能主要是由瀝青性能決定的，建議采用添加抗剝落劑等方法來改善溫拌TOR橡膠瀝青混合料的水穩(wěn)定性。此外，溫拌劑摻量過多會對混合料的低溫性能產(chǎn)生不利影響。

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Dry，Wet TOR Warm Mix Asphalt Rubber Mixture Road Performance Contrast Test

KANG Aihong， YAO Mingbu

(Sch of Civil Sci & Engin， Yangzhou Univ， Yangzhou， Jiangsu 225009， China)

[Abstract]Warm mix technology can improve construction workability of asphalt，reduce the mixing，paving and rolling temperature.Through the dry and wet two kinds of process to add warm mixing agent，analysising the road performance of warm TOR rubber asphalt mixture.The results showed that the dry process and the wet process can effectively reduce mixing and molding temperature of mixture，achieving the warm mix of mixture，dry process of road performance more superior than wet.

[Key words]warm mix technology； warm mix TOR asphalt rubber； dry process； wet process

[中圖分類號]U 414.1

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]1674-0610(2016)01-0131-03

[作者簡介]康愛紅(1973-)，女，江蘇如東人，工學(xué)博士后，從事道路工程教學(xué)與科研工作。

[基金項目]2012年度江蘇省科技廳產(chǎn)學(xué)研前瞻性聯(lián)合研究項目(BY2012158)

[收稿日期]2014-11-11