溫拌瀝青混合料性能的影響因素研究

賈慧玲 祁峰　劉嶄

摘 要：為了對比目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的兩類溫拌劑對瀝青混合料性能的影響，從溫拌機理出發(fā)，對添加了乳化類溫拌劑和有機類溫拌劑的瀝青混合料進行不同溫度下的馬歇爾試驗和路用性能試驗，并對比分析試驗結(jié)果。研究表明：擊實溫度降低20 ℃時，有機類溫拌瀝青混合料的車轍動穩(wěn)定度有顯著提高，水穩(wěn)性和低溫彎曲應(yīng)變略有降低，其他性能指標均與熱拌瀝青混合料相當；擊實溫度降低40 ℃時，部分指標不能滿足規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞：道路工程；溫拌瀝青；成型溫度；路用性能

中圖分類號：U414 文獻標志碼：B

Study on Effect of Performance of Warm Mix Asphalt

JIA Huiling1， QI Feng2， LIU Zhan2

（1. Xianyang Management Department of Municipal Engineering， Xianyang 712000， Shaanxi， China；

2. Xian Highway Institute， Xian 710065， Shaanxi， China）

Abstract： In order to study the effect of two most widely used warm mix agents on the performance of asphalt mixture， Marshall test and pavement performance test were conducted at different temperatures on asphalt mixtures adding emulsified warm mix agent and organic warm mix agent， and the comparison was carried out. The results show that when the compaction temperature drops by 20 ℃， the dynamic stability of asphalt mixture with organic warm mix agent increases significantly， while water stability and low temperature bending strain diminish a bit； when the compaction temperature drops by 40 ℃， some indicators do not meet the specification requirements.

Key words： road engineering； warm mix asphalt； forming temperature； pavement performance

0 引 言

溫拌瀝青混合料與傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料相比，其拌和與壓實溫度相對較低，可減少能源的消耗和廢氣的排放，并具有較好的路用性能，是一種新型的節(jié)能環(huán)保型道路材料，已得到大力推廣[13]。目前，在中國應(yīng)用最廣泛的2種溫拌技術(shù)是有機添加劑法和表面活性劑法；然而，由于缺乏統(tǒng)一的設(shè)計規(guī)范與標準，以及不同類型的溫拌劑作用機理不同，導致其對瀝青混合料的降溫幅度存在差異，因此在溫拌瀝青混合料的實際應(yīng)用過程中，不可避免地碰到了一些問題[46]。

本文通過室內(nèi)試驗對采用以上2種溫拌技術(shù)制備的溫拌瀝青混合料的性能進行全面對比分析，為其在工程中的應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

1 溫拌機理

溫拌技術(shù)最根本的原理是通過降低瀝青粘度或提高混合料工作性能達到降低瀝青混合料各環(huán)節(jié)施工溫度的目的，同時保證路面的壓實度[78]。

有機添加劑法是將低熔點的有機添加劑加入瀝青或瀝青混合料中，從物理化學角度改變?yōu)r青的粘溫曲線。代表性添加劑為Sasobit，該材料是一種結(jié)晶固體蠟，85 ℃時開始融化，到116 ℃完全融化，能完全溶解在瀝青中，形成一種穩(wěn)定均勻的網(wǎng)狀晶格結(jié)構(gòu)；當溫度高于116 ℃時，可有效降低瀝青的高溫粘度；溫度低于85 ℃時，會使瀝青粘度迅速增大，從而提高混合料的抗車轍性能。

表面活性劑法是依據(jù)添加劑對瀝青的微乳化作用和表面活性成分降低液體表面張力的作用，從而將空氣及施工過程中的水分引入瀝青及混合料中，依靠乳化瀝青的低粘度和水膜的潤滑作用提高混合料的工作性能[910]。

2 溫拌瀝青混合料的配合比設(shè)計

2.1 原材料

（1）采用韓國SK90#、SK70#A級道路石油瀝青和SBSIC改性瀝青，各項技術(shù)指標試驗結(jié)果均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）的要求。

（2）采用表面活性類HHXⅡ型溫拌劑，添加量為瀝青質(zhì)量的0.7%；高分子蠟類Sasobit溫拌劑，添加量為瀝青質(zhì)量的2.0%。

（3）粗集料為閃長巖碎石，細集料為石灰?guī)r機制砂，填料為石灰?guī)r磨細礦粉。經(jīng)過試驗測試，所采用的集料均滿足規(guī)范要求。

（4）采用聚酯纖維，添加量為瀝青混合料質(zhì)量的0.3%。

2.2 配合比

試驗采用AC16和SMA13兩種級配，級配組成見表1。采用常規(guī)的馬歇爾法確定熱拌瀝青混合料的最佳油石比分別為4.7%和6.0%。溫拌瀝青混合料采用與熱拌混合料相同的級配和油石比，AC16型級配采用70#基質(zhì)瀝青，SMA13級配采用SBS改性瀝青。

3 溫拌瀝青混合料性能研究

3.1 試驗結(jié)果

對AC16和SMA13兩種級配的溫拌和熱拌瀝青混合料分別進行馬歇爾試驗、浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗、車轍試驗和低溫彎曲試驗，具體試驗結(jié)果見表2、3。

3.2 試驗結(jié)果分析

3.2.1 馬歇爾試驗

（1）當添加Sasobit溫拌劑的瀝青混合料比熱拌瀝青混合料溫度降低20 ℃時，其空隙率與熱拌瀝青混合料基本相當，穩(wěn)定度略有提高；溫度降低40 ℃時，其空隙率比熱拌瀝青混合料提高08%以上，穩(wěn)定度顯著降低。

（2）添加HHXⅡ溫拌劑的瀝青混合料比熱拌瀝青混合料溫度降低20 ℃和40 ℃時，空隙率分別增加了約0.2%和0.5%；溫度降低20 ℃時穩(wěn)定度比熱拌瀝青混合料略有提高，溫度降低40 ℃時穩(wěn)定度與熱拌瀝青混合料相當。

3.2.2 水穩(wěn)定性試驗

（1）添加Sasobit溫拌劑的瀝青混合料，其殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比較熱拌瀝青混合料有所降低；當溫度降低20 ℃時殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比均能滿足規(guī)范要求。由此可知，有機類Sasobit溫拌劑對瀝青混合料的抗水損害性能有不利影響。

（2）添加HHXⅡ溫拌劑的瀝青混合料，溫度降低20 ℃和40 ℃時，其殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比較熱拌瀝青混合料均有明顯提高，可知乳化類HHXⅡ溫拌劑可顯著提高瀝青混合料的抗水損害性能。

3.2.3 車轍試驗

（1）添加Sasobit溫拌劑且溫度降低20 ℃時，AC16和SMA13兩種級配的溫拌瀝青混合料動穩(wěn)定度比熱拌混合料分別提高了37%和22%；溫度提高40 ℃時，穩(wěn)定度略有提高。這表明Sasobit溫拌劑可顯著提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

（2）添加HHXⅡ溫拌劑且溫度降低20 ℃時，溫拌瀝青混合料動穩(wěn)定度與熱拌混合料相當；溫度提高40 ℃時，穩(wěn)定度略有降低，但均能滿足規(guī)范要求。

3.2.4 低溫彎曲試驗

（1）添加Sasobit溫拌劑且溫度降低20 ℃時，溫拌瀝青混合料的彎曲應(yīng)變比熱拌瀝青混合料有所降低，但能滿足規(guī)范要求；溫度降低40 ℃時，混合料彎曲應(yīng)變顯著降低，不能滿足規(guī)范要求。

（2）添加HHXⅡ溫拌劑且溫度降低20 ℃時，溫拌瀝青混合料的彎曲應(yīng)變比熱瀝青混合料提高3%以上；溫度降低40 ℃時，混合料彎曲應(yīng)變與熱拌瀝青混合料相當。

4 結(jié) 語

（1）表面活性類HHXⅡ型溫拌劑可降低瀝青混合料成型溫度40 ℃以上，各項性能均能滿足規(guī)范要求。

（2）有機類Sasobit溫拌劑對瀝青混合料的有效降溫幅度約為20 ℃，降溫幅度過高時，部分性能不能滿足規(guī)范要求。

（3）表面活性類溫拌劑可顯著提高瀝青混合料的抗水損害性能，改善瀝青混合料的低溫性能，對高溫性能影響較小。

（4）有機類溫拌劑能夠顯著提高瀝青混合料的高溫抗車轍性能，對瀝青混合料抗水損害性和低溫開裂性能有不利影響。

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[責任編輯：王玉玲]