溫拌橡膠瀝青混合料壓實(shí)特性研究

亢煒 金娟

摘 要：在添加不同摻量Sasobit溫拌劑的條件下，對溫拌和熱拌橡膠瀝青進(jìn)行性能指標(biāo)對比分析，得出Sasobit溫拌劑的最優(yōu)添加量；在其最優(yōu)添加量下對溫拌和熱拌橡膠瀝青混合料的物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行對比分析，確定了溫拌橡膠瀝青混合料的最佳拌和壓實(shí)溫度，并對該溫度下的溫拌和熱拌橡膠瀝青混合料進(jìn)行了路用性能分析。結(jié)果表明：加入Sasobit溫拌劑后，橡膠瀝青和橡膠瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能得到顯著提高，而低溫性能有一定程度的降低。

關(guān)鍵詞：溫拌橡膠瀝青混合料；Sasobit溫拌劑；拌和壓實(shí)溫度；路用性能

中圖分類號：U214.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Research on Compaction Properties of Warm Mix Rubberized Asphalt

KANG Wei1，JIN Juan2

（1. School of Construction Machinery， Changan University， Xian 710064， Shaanxi， China；

2. Shaanxi Railway Institute，Weinan 714099， Shaanxi， China）

Abstract： Mixed with different amounts of Sasobit， the warm mix rubberized asphalt was compared with hot mix asphalt on performance indices， and the optimal mixing amount of Sasobit was determined. Mechanical characteristics of warm mix rubberized asphalt with optimal amount of Sasobit were studied， based on which the optimal temperature for mixing and compaction was determined. The pavement performance of the warm mix rubberized asphalt at its optimal temperature was studied， and the results show that Sasobit improves the hightemperature stability of the warm mix rubberized asphalt， while the lowtemperature performance drops a little bit.

Key words： warm mix rubberized asphalt； Sasobit； mixing and compaction temperature； pavement performance

0 引 言

近年來，橡膠瀝青混凝土路面以其優(yōu)越的路用性能得到了越來越多的應(yīng)用[12]。然而，橡膠瀝青混合料在低溫下過于粘稠，因此，生產(chǎn)施工時(shí)一般采用熱拌將瀝青加熱到180 ℃左右，礦料加熱到190 ℃～220 ℃，拌和后的混合料出場溫度不低于180 ℃，攤鋪和碾壓溫度不低于170 ℃[34]。如此高的溫度導(dǎo)致混合料在施工過程中排放大量的CO2、CO、SO2和NOx等氣體和粉塵，影響周圍環(huán)境，損害施工人員的身體健康；在瀝青混合料生產(chǎn)中消耗更多的能量；同時(shí)也會導(dǎo)致瀝青膠結(jié)料的老化，影響橡膠瀝青混合料的長期使用性能[56]。

WMA技術(shù)可以提髙橡膠瀝青混合料的施工性，使混合料在相對較低的溫度下可進(jìn)行拌和、攤鋪與壓實(shí)，即可以吸收冷拌低碳環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，又能滿足與HMA相同的路用性能[78]。因此采用WMA技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的HWA技術(shù)，可以有效地改善上述情況。

1 原材料和溫拌橡膠瀝青制備

1.1 原材料

原材料采用新加坡殼牌A90#基質(zhì)瀝青，西安中軒橡膠粉廠生產(chǎn)的30目橡膠粉，南非Sasol Wax公司生產(chǎn)的Sasobit溫拌劑，集料采用玄武巖。橡膠瀝青級配見表1。

1.2 溫拌橡膠瀝青的制備

本文采用2種溫拌劑摻量進(jìn)行溫拌橡膠瀝青的制備，分別對其性能進(jìn)行對比，從而選擇最佳制備方案。方案1是添加橡膠瀝青質(zhì)量2%的溫拌劑，方案2是添加橡膠瀝青質(zhì)量3%的溫拌劑。

溫拌橡膠瀝青試件的制作方法為：先將1桶基質(zhì)瀝青放入烘箱中加熱到120 ℃左右后取出，另取1個(gè)空桶置于計(jì)量稱上清零，將加熱好的基質(zhì)瀝青倒入桶內(nèi)，并記錄基質(zhì)瀝青質(zhì)量；之后將稱好的基質(zhì)瀝青放入加熱罩內(nèi)加熱攪拌，當(dāng)基質(zhì)瀝青溫度達(dá)到180 ℃時(shí)，均勻倒入基質(zhì)瀝青質(zhì)量21%的膠粉；之后使橡膠瀝青在180 ℃的恒溫狀態(tài)下發(fā)育45 min；最后均勻的加入溫拌劑，180 ℃恒溫發(fā)育30 min即可。

2 溫拌橡膠瀝青性能對比

添加溫拌劑前、后，不同溫拌劑摻量的溫拌橡膠瀝青性能對比見表2。

（1）無論添加摻量為2%還是3%的溫拌劑，相對于普通橡膠瀝青，溫拌橡膠瀝青旋轉(zhuǎn)粘度都有顯著的降低。這說明溫拌劑的加入使橡膠瀝青施工和易性提高，2種方案都有利于橡膠瀝青混合料的拌和、攤鋪及壓實(shí)，能提高瀝青面層的壓實(shí)度。

（2）隨著Sasobit溫拌劑摻量的增加，溫拌橡膠瀝青軟化點(diǎn)逐漸升高，在摻量較大的情況下軟化點(diǎn)超過80 ℃，這對提高瀝青路面抗車轍性能，即橡膠瀝青的高溫性能是十分有利的。

（3）在添加Sasobit溫拌劑之后，溫拌橡膠瀝青的針入度有所減小，這說明其高溫穩(wěn)定性得到了改善。隨著溫拌劑摻量的增加，溫拌橡膠瀝青針入度逐漸減小，但變化率并不十分明顯。

（4）隨著Sasobit溫拌劑摻量的增加，溫拌橡膠瀝青的彈性恢復(fù)并沒有顯著的變化，說明Sasobit溫拌劑對于橡膠瀝青的彈性恢復(fù)沒有明顯的作用。

（5）隨著Sasobit溫拌劑摻量的增加，溫拌橡膠瀝青的延度逐漸減小，說明溫拌劑的加入對于橡膠瀝青的低溫性能有不利影響，但影響較小。

綜上所述，從降粘、經(jīng)濟(jì)和對高低溫性能的影響這幾個(gè)角度考慮，添加2%摻量的Sasobit溫拌劑最合適。

3 溫拌橡膠瀝青混合料拌和、壓實(shí)溫度的確定

為了確定Sasobit溫拌橡膠瀝青混合料適宜的拌和、壓實(shí)溫度，對AC13級配的混合料在相同油石比下，變化不同的礦料溫度、拌和溫度和壓實(shí)溫度進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)[910]，結(jié)果見表3。

由表3可以看出：隨著溫拌橡膠瀝青混合料拌和、壓實(shí)溫度的升高，試件的實(shí)測密度、飽和度和穩(wěn)定度逐漸增大，礦料間隙率和空隙率逐漸減小。添加Sasobit溫拌劑后，混合料在145 ℃～175 ℃條件下成型，空隙率變化為3.31%～4.10%，均滿足規(guī)范3%～4.5%的施工要求，且具有較高的穩(wěn)定度。

這是由于Sasobit溫拌劑在溫度超過100 ℃時(shí)完全溶于橡膠瀝青中，降低了橡膠瀝青的粘度，使混合料拌和、壓實(shí)溫度降低；在溫度低于100 ℃，即低于溫拌劑熔點(diǎn)時(shí)，可在橡膠瀝青中形成網(wǎng)狀的晶格結(jié)構(gòu)，增加橡膠瀝青的穩(wěn)定性，提高路面在使用溫度范圍內(nèi)的抗車轍性能。雖然溫拌橡膠瀝青混合料的壓實(shí)溫度越高，物理力學(xué)性能越好，但壓實(shí)溫度在145 ℃時(shí)就具備了較好的力學(xué)性能，而且考慮到節(jié)能減排的現(xiàn)實(shí)需求，故推薦Sasobit溫拌橡膠瀝青混合料拌和溫度為160 ℃，壓實(shí)溫度為145 ℃。

4 溫拌橡膠瀝青性能驗(yàn)證

根據(jù)所得拌和及壓實(shí)溫度對Sasobit溫拌橡膠瀝青混合料及熱拌瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)對比。在試驗(yàn)中，礦料加熱溫度為170 ℃～180 ℃，混合料拌和溫度為155 ℃～160 ℃，試件壓實(shí)溫度為145 ℃，雙面擊實(shí)75次；對于熱拌橡膠瀝青混合料，礦料加熱溫度為190 ℃，混合料拌和溫度為180 ℃，試件壓實(shí)溫度為160 ℃～170 ℃，雙面擊實(shí)75次。馬歇爾試件物理力學(xué)性能指標(biāo)測試對比結(jié)果見表4。

由表4可以看出，在溫拌混合料的拌和、壓實(shí)溫度比熱拌混合料均降低15 ℃～25 ℃的條件下，Sasobit溫拌混合料的物理力學(xué)性能指標(biāo)均滿足規(guī)范要求且與熱拌混合料性能相當(dāng)。表明Sasobit溫拌劑對于橡膠瀝青混合料的壓實(shí)溫度降溫效果較好，本文確定的拌和及壓實(shí)溫度較合理。對溫拌橡膠瀝青混合料與熱拌橡膠瀝青混合料的路用性能指標(biāo)進(jìn)行對比，結(jié)果見表5。

由表5可見，在集料、膠粉及瀝青用量完全一樣的情況下，Sasobit溫拌橡膠瀝青混合料的抗車轍性能和浸水飛散性能提高較大，說明Sasobit溫拌劑可顯著提高橡膠瀝青混合料的高溫性能和水穩(wěn)性能。但溫拌橡膠瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度比熱拌橡膠瀝青混合料有所下降，說明Sasobit溫拌劑的加入對橡膠瀝青混合料的低溫性能存在一定的影響，但影響不大，各性能指標(biāo)均符合工程規(guī)范要求。

5 結(jié) 語

（1）Sasobit溫拌劑可顯著提高橡膠瀝青和橡膠瀝青混合料的高溫性能，對橡膠瀝青和橡膠瀝青混合料的低溫性能有一定的影響，但影響不大，其性能均可滿足工程要求。

（2）在添加Sasobit溫拌劑后，溫拌橡膠瀝青混合料的拌和壓實(shí)溫度比熱拌橡膠瀝青混合料的拌合壓實(shí)溫度降低了15 ℃～25 ℃，且具有同樣優(yōu)良的物理力學(xué)性能和路用性能。

（3）溫拌劑在WMA工藝中的應(yīng)用，可有效改善能源浪費(fèi)，大氣污染等社會問題，同時(shí)可以有效提高施工效率，節(jié)約成本。