Sasobit溫拌瀝青混合料壓實性能

■鄒曉斌

（1.福建省交通科學技術研究所；2.福建省公路、水運重點試驗室，福州 350004）

Sasobit溫拌瀝青混合料壓實性能

■鄒曉斌1,2

（1.福建省交通科學技術研究所；2.福建省公路、水運重點試驗室，福州 350004）

溫拌瀝青混合料具有降低能耗、減少碳排放等優(yōu)點，被廣泛應用于冬季低溫施工、隧道路面等。目前溫拌瀝青混合料在福建省的應用尚處于初期探索階段，本文通過旋轉壓實試驗對其壓實性能進行測試，進而模擬溫拌瀝青混合料的現(xiàn)場施工壓實情況，并用壓實能量指數(shù)CEI和密實度斜率K來評價溫拌劑Sasobit不同摻量下的壓實性能和壓實規(guī)律。

溫拌瀝青混合料 密實度斜率 壓實能量指數(shù) 壓實性能

Sasobit溫拌瀝青混合料是一種使用Sasobit添加劑，使瀝青混合料拌和及施工溫度介于熱拌瀝青混合料（l50～180℃）和冷拌（常溫）瀝青混合料之間，性能達到或超過熱拌瀝青混合料的新型瀝青混合料的統(tǒng)稱。具有降低能耗、減少碳排放等優(yōu)點，被廣泛應用于冬季低溫施工、隧道路面等。當前我省溫拌瀝青混合料的使用尚處于初期探索階段，對施工壓實方面的研究不夠深入系統(tǒng)。本文通過對比熱拌瀝青混合料及不同摻量溫拌劑的瀝青混合料的旋轉壓實試驗，分析Sasobit溫拌瀝青混合料壓實性能。

1 原材料

1.1 溫拌瀝青

Sasobit是一種飽和碳氫化合物的混合物，同時也是一種聚烯烴類的瀝青改性劑，被稱為FT固體石蠟，常以薄片或粉末的形式存在，其熔點在 100℃左右，可以完全熔融在溫度高于115℃的瀝青中且不離析，使其高溫黏度降低，從而可以在較低的溫度下完成瀝青混合料的拌和與壓實。在制備溫拌瀝青時，只需將溫拌劑Sasobit添加在溫度高于 150℃改性瀝青中，經(jīng)過簡單的機械攪拌即可制得所需的溫拌改性瀝青。Sasobit溫拌劑、Sasobit溫拌瀝青如圖1、2所示。改性瀝青及Sasobit溫拌瀝青，檢測結果見表1。

表1 瀝青的技術指標

圖1 Sasobit溫拌劑

圖2 Sasobit溫拌瀝青

1.2 集料

集料采用閩侯祥謙料場石料，要求清潔、無風化、無雜質，且具有足夠的強度和耐磨性，檢測結果見表2。

表2 集料的技術指標

1.3 礦粉

礦粉采用的是尤溪產(chǎn)的石灰?guī)r礦粉，要求干燥、不含泥土，檢測結果見表3。

表3 礦粉的技術指標

2 級配組成

由于溫拌劑屬于添加劑，目的是降低瀝青膠結料的粘度，從而降低其施工溫度，故溫拌瀝青混合料的配合比設計與原熱拌瀝青混合料的配合比設計一樣。本文溫拌瀝青混合料采用AC-16C型混合料，經(jīng)馬歇爾試驗確定最佳瀝青含量為4.7%，合成級配如表4所示。

表4 溫拌瀝青混合料級配

3 壓實性能評價方法選擇

瀝青混合料的壓實性能是指在其施工碾壓和使用過程中體積參數(shù)的變化和穩(wěn)定性。在瀝青混合料的施工階段，由于施工機械的碾壓作用使瀝青混合料經(jīng)受了壓縮、剪切和揉搓，使混合料中的顆粒重新排列，減少了孔隙率，具有良好的壓實特性的瀝青混合料應表現(xiàn)為施工期間易于壓實，體積參數(shù)易達到設計要求。評價瀝青混合料的壓實性能方法主要有馬歇爾法和旋轉壓實儀法。由于旋轉壓實和馬歇爾擊實的作用機理不同，旋轉壓實對混合料產(chǎn)生揉搓碾壓作用，在試驗壓實過程中，有利于集料之間的錯動，從而使集料有重新排列的過程。因此在研究瀝青混合料的壓實機械中，旋轉壓實儀能較好的模擬混合料的車輛壓實特性，通過室內壓實試件在壓實過程中高度的精確變化，來進行評價瀝青混合料在施工階段的密實特性。本文將通過旋轉壓實儀記錄瀝青混合料在壓實過程中的高度變化繪制壓實曲線，并記錄旋轉壓實次數(shù) （Nmin，Ndes），計算旋轉壓實量能指數(shù)CEI值，以及Nmin和Ndes在半對數(shù)坐標上的密實度斜率K來評定溫拌瀝青混合料在不同溫度下的壓實性能。

旋轉壓實能量指數(shù)CEI值是指瀝青混合料在鋪筑過程當中，當壓實到一定的密實度時，攤鋪機和壓路機所做的功。瀝青混合料旋轉壓實曲線的面積大小表示外力所作的功的大小，當達到初始壓實次數(shù)Nmin（9次）時，此時的密實度反映了攤鋪機的壓實功，通常要求路面竣工時的壓實度要達到γ=93%，則由 Nmin（9次）至壓實度達到 93%時的密實曲線反應了瀝青混合料在碾壓階段的壓實特性。將Nmin（9次）至壓實度達到93%時的壓實曲線所圍成的面積表示壓實能量指數(shù)CEI值，對曲線上Nmin和Ndes（γ=93%時的旋轉壓實次數(shù)）所圍成的區(qū)域進行積分就得到壓實能量指數(shù)CEI值的大小，若CEI指數(shù)越低，則混合料所需壓實能越小，壓實性能越好，即其在施工中越容易壓實。壓實能量指數(shù)CEI如圖3所示。

瀝青混合料在壓實時得到的曲線可擬合為一個指數(shù)曲線，對該回歸曲線方程進行求導，就可以得到曲線上任意一個點斜率，即可反映出該點的壓實速率大小，若是采用半對數(shù)坐標 Nmin和Ndes之間密實曲線基本上呈一直線，因此我們簡化之后用Nmin和Ndes之間的平均斜率K來代表在此范圍內混合料的壓實性能，K越大則說明被壓實速率越大，壓實性能越好。相反，K越?。ㄇ€越平緩），混合料間的內摩阻力越大，則被壓實的速率越小，壓實性能越差。密實度斜率K如圖4所示。

圖3 壓實能量指數(shù)CEI

圖4 密實度斜率K

4 Sasobit溫拌混合料壓實性能

本次試驗采用1.16°的內旋轉角，垂直壓力600kPa，旋轉速率30r/min，對普通SBS改性瀝青混合料，以及不同摻量溫拌瀝青混合料，在不同溫度條件下進行旋轉壓實，記錄試件在旋轉壓實過程的高度變化，繪制壓實曲線，計算旋轉壓實能量指數(shù)CEI值和密實度斜率K。各類型瀝青混合料在不同溫度下的旋轉壓實試驗數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 各類型瀝青混合料旋轉壓實試驗結果

由表5分析得出：

（1）相同壓實溫度下，添加溫拌劑的瀝青混合料壓實量能明顯小于普通瀝青混合料，而壓實速率要大于普通瀝青混合料，說明對于相同級配的溫拌瀝青和普通瀝青混合料，Sasobit溫拌瀝青混合料施工過程中需要的壓實能量更低，節(jié)省了壓實功，即在較低的壓實能量下，Sasobit溫拌瀝青混合料更易于壓實。

（2）在相同溫度下隨著溫拌劑摻量加大，瀝青混合料壓實能量越小，K值越大，這說明溫拌劑摻量越大，壓實速率越大，壓實性能越好。這是由于隨著溫拌劑摻量的加大，對瀝青感溫性的改善越明顯，高溫黏度降低的越多，從而混合料的壓實性能提高得就更明顯。

不同溫拌劑摻量下壓實量能與壓實溫度的關系如圖5～圖7所示。

圖5 添加1.5%Sasobit溫度與壓實量能關系圖

圖6 添加1.8%Sasobit溫度與壓實量能關系圖

圖7 添加2.1%Sasobit溫度與壓實量能關系圖

由以上三圖得出3種摻量溫拌劑壓實溫度與壓實量能的回歸方程如表6。由表6可知，隨著溫拌劑摻量的加大，壓實溫度與壓實量能的回歸方程的斜率越小，即溫拌劑摻量的越大，壓實速率越快，壓實性能越好。由回歸方程計算得出，與普通SBS改性瀝青混合料消耗相同壓實量能（CEI=59.76125）的各摻量溫拌瀝青混合料壓實溫度及差值如表7所示，其中添加1.5%溫拌劑的瀝青混合料壓實溫度下降了13.8℃，添加1.8%溫拌劑的瀝青混合料壓實溫度下降了18.3℃，添加2.1%溫拌劑的瀝青混合料壓實溫度下降了20.5℃。由此可知三種摻量溫拌劑的瀝青混合料與普通SBS改性瀝青混合料消耗相同壓實量能所需的壓實溫度隨著摻量的增加而降低。即在較低的溫度下，Sasobit溫拌瀝青混合料更易于壓實。

表6 壓實溫度與壓實量能的回歸方程

表7 各摻量溫拌瀝青混合料壓實溫度

5 結論

通過普通SBS改性瀝青混合料以及不同摻量溫拌瀝青混合料的試驗研究，得出以下結論：

（1）應用旋轉壓實儀來評價Sasobit溫拌瀝青混合料壓實性能是可行的。

（2）在相同壓實溫度下，Sasobit溫拌瀝青混合料的壓實能量指數(shù)CEI值低于普通SBS改性瀝青混合料，密實度斜率K高于普通SBS改性瀝青混合料，即在較低的壓實能量下，Sasobit溫拌瀝青混合料更易于壓實，壓實性能更好。

（3）溫拌瀝青混合料的壓實性能隨著Sasobit溫拌劑摻量增加，壓實性能越好。

（4）Sasobit溫拌瀝青混合料對解決低溫環(huán)境瀝青路面施工難的問題具有重要的實踐意義。

[1]于江,王素英,李林萍.Evotherm-DAT溫拌瀝青混合料壓實性能試驗研究.中外公路，2013.

[2]JTG F40-2004，公路瀝青路面施工技術規(guī)范.

[3]JTG E20-2011，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程.

[4]隆海健.Sasobit溫拌再生瀝青混合料的旋轉壓實特性.公路，2013.