溫拌橡膠瀝青混合料性能試驗(yàn)研究

劉嶄　賈慧玲　祁峰

摘要：為了解決橡膠瀝青混合料粘度大、冬季施工難度大的技術(shù)難題，采用溫拌技術(shù)，從混合料的材料組成及配合比設(shè)計(jì)出發(fā)，通過室內(nèi)試驗(yàn)研究對(duì)比熱拌和溫拌橡膠瀝青混合料的各項(xiàng)路用性能，添加溫拌劑后采用“溫拌熱鋪”施工工藝鋪筑了試驗(yàn)路。結(jié)果表明：添加溫拌劑后可有效延長(zhǎng)冬季施工時(shí)效，溫拌橡膠瀝青混合料具有與熱拌相當(dāng)?shù)穆酚眯阅埽ＷC了冬季施工路面壓實(shí)度。

關(guān)鍵詞：道路工程；低溫施工；橡膠瀝青；溫拌瀝青混合料

中圖分類號(hào)：U414.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Abstract： In order to solve the technical problems of rubberized asphalt， such as high viscosity and being hard to construct with in winter， experimental research was conducted to compare every aspect of the pavement performance of warm mix rubberized asphalt and hot mix asphalt. The composition of the materials and mix design were studied， and a section of test road was paved with the warm mix rubberized asphalt. The results show that the warm mix agent prolongs the effective time of construction， and the warm mix rubberized asphalt rivals hot mix asphalt in pavement performance.

Key words： road engineering； construction at low temperature； rubberized asphalt； warm mix asphalt

0引言

橡膠瀝青混合料具有良好的路用性能和顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，在道路建設(shè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[12]。橡膠瀝青混合料粘度大，施工時(shí)各環(huán)節(jié)的溫度較高，導(dǎo)致傳統(tǒng)熱拌橡膠瀝青混合料老化加重，有害氣體排放量加劇，路面施工質(zhì)量難以控制，尤其在冬季施工時(shí)，由于氣溫較低致使混合料降溫過快，很難保證施工過程中路面的壓實(shí)度質(zhì)量[34]。

與傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料（HMA）相比，溫拌瀝青混合料（WMA）拌和與壓實(shí)溫度相對(duì)較低，能源消耗和廢氣排放相對(duì)較小，能夠有效延長(zhǎng)冬季施工時(shí)間，并具有較好的路用性能，是一種新型的節(jié)能環(huán)保道路材料，具有十分廣闊的應(yīng)用前景[5] 。采用溫拌技術(shù)可以顯著降低橡膠瀝青混合料的生產(chǎn)和施工溫度，有效解決冬季施工的技術(shù)難題。本文將溫拌技術(shù)與橡膠瀝青混合料技術(shù)相結(jié)合，通過室內(nèi)試驗(yàn)和試驗(yàn)路段，對(duì)比研究溫拌橡膠瀝青與傳統(tǒng)熱拌橡膠瀝青混合料的性能，為工程應(yīng)用提供技術(shù)支持和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1溫拌機(jī)理及試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

1.1乳化型溫拌技術(shù)原理

溫拌劑可有效降低瀝青粘度，且在瀝青混合料拌和過程中使瀝青發(fā)生微泡，增加混合料的和易性，以降低混合料各施工環(huán)節(jié)溫度，實(shí)現(xiàn)瀝青混合料在較低溫度下的施工 [67]。

1.2材料的選用

橡膠瀝青采用韓國(guó)“加德士”牌90#A級(jí)道路石油與30目橡膠粉，在實(shí)驗(yàn)室加工，其中膠粉摻量為瀝青摻量的21%。各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果見表1。

中上面層粗集料為玄武巖，細(xì)集料為石灰?guī)r機(jī)制砂，填料為石灰?guī)r磨細(xì)礦粉。經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)試，所采用的集料均滿足相關(guān)技術(shù)要求[8]。

溫拌劑采用西安公路研究院生產(chǎn)的HHXⅡ型瀝青溫拌劑，添加量為橡膠瀝青質(zhì)量的07%。

1.3配合比

為比較溫拌混合料與熱拌混合料的性能[910]，試驗(yàn)中的溫拌混合料采用與熱拌混合料完全一致的礦料和級(jí)配。中面層、下面層分別為ARAC20和ARSMA13型級(jí)配，級(jí)配組成見表2。采用常規(guī)的馬歇爾法確定下面層、上面層熱拌混合料的最佳油石比為44%和64%，溫拌混合料采用與熱拌混合料相同的油石比。

1.4試驗(yàn)結(jié)果

按照上述確定的級(jí)配組成分別進(jìn)行熱拌和溫拌混合料馬歇爾試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)和低溫彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

（1）馬歇爾試驗(yàn)。對(duì)熱拌瀝青混合料和溫拌瀝青混合料進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，空隙率和穩(wěn)定度均能滿足規(guī)范要求。溫拌瀝青混合料在135 ℃成型溫度下的空隙率較熱拌瀝青混合料增大03%，穩(wěn)定度與熱拌瀝青混合料相當(dāng)；溫拌瀝青混合料在165 ℃成型溫度下的空隙率較熱拌瀝青混合料略有降低，穩(wěn)定度比熱拌瀝青混合料略有提高，表明在相同的溫度條件下，溫拌技術(shù)能提高瀝青混合料的抗壓強(qiáng)度。

（2）浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)。溫拌瀝青混合料在135 ℃成型溫度下的殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度較熱拌混合料略有提高；在165 ℃成型溫度下較熱拌瀝青混合料有明顯提高，表明溫拌劑可提高橡膠瀝青混合料的抗水損害性能。

（3）車轍試驗(yàn)。溫拌瀝青混合料在135 ℃成型溫度下的動(dòng)穩(wěn)定度較熱拌瀝青混合料有明顯降低，而在165 ℃成型時(shí)動(dòng)穩(wěn)定度略有提高，然而均能滿足規(guī)范要求。分析原因是，當(dāng)溫度降低30 ℃時(shí)，在較低溫度下采用輪碾儀成型車轍板的空隙率較大。

（4）低溫彎曲試驗(yàn)。混合料的小梁試件在破壞時(shí)彎拉應(yīng)變?cè)酱?，彎曲勁度模量越小，路面越不容易產(chǎn)生低溫開裂。溫拌瀝青混合料在135 ℃和165 ℃成型溫度下的最大彎拉應(yīng)變與熱拌瀝青混合料基本相當(dāng)，表明溫拌劑對(duì)瀝青混合料的低溫抗變形性能影響較小。

2溫拌橡膠瀝青混合料試驗(yàn)路鋪筑

黃延高速擴(kuò)能工程桃園大橋，橋高106 m，橋面鋪裝設(shè)計(jì)方案為：4 cm ARSMA13橡膠瀝青混凝土上面層，6 cm AC20C瀝青混凝土中面層，橡膠瀝青同步碎石下封層，防水層。

溫拌橡膠瀝青混合料試驗(yàn)段采用“溫拌熱鋪”的施工工藝鋪筑了下面層和上面層，當(dāng)天的環(huán)境溫度為8 ℃～13 ℃，風(fēng)力Ⅲ級(jí)。溫拌試驗(yàn)路段為K39+0～K39+600大橋左幅和K38+400～K38+800路段，溫拌瀝青混合料出料溫度為170 ℃。

在鋪筑試驗(yàn)路的過程中進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度與熱拌瀝青混合料相同，成型溫度為165 ℃，試驗(yàn)結(jié)果見表4，試驗(yàn)路鋪筑過程中的溫度控制見表5，鋪筑后的檢測(cè)結(jié)果見表6。

3結(jié)語

（1）由室內(nèi)路用性能試驗(yàn)結(jié)果可知，溫拌技術(shù)在降低橡膠瀝青混合料成型溫度30 ℃時(shí)，各項(xiàng)路用性能均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）和項(xiàng)目技術(shù)指南相關(guān)要求。

（2）溫拌瀝青混合料的路用性能不低于熱拌瀝青混合料，特別是水穩(wěn)定性明顯比熱拌瀝青混合料高，這主要是因?yàn)椋簻匕铻r青混合料的拌和成型溫度比熱拌瀝青混合料降低30 ℃以上，瀝青的老化程度大大降低，加之乳化類溫拌混合料具有的獨(dú)特性能，而且溫拌劑具有表面活性，有抗剝落劑的性質(zhì)。

（3）通過試驗(yàn)路的鋪筑進(jìn)一步驗(yàn)證了溫拌瀝青混合料較好的路用性能，表明溫拌混合料可有效延長(zhǎng)施工時(shí)效，保證路面壓實(shí)度。

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[責(zé)任編輯：黨卓鈺]