溫拌瀝青混合料的壓實(shí)特性與路用性能探析

(福建省高速公路達(dá)通檢測有限公司，福州350108)

溫拌瀝青混合料的壓實(shí)特性與路用性能探析

■徐朝陽

(福建省高速公路達(dá)通檢測有限公司，福州350108)

通過檢測不同成型溫度下采用馬歇爾擊實(shí)法與旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法成型的試件，分析溫拌瀝青混合料的壓實(shí)特性與路用性能，試驗(yàn)結(jié)果表明，摻加合適劑量的溫拌改性劑后，瀝青混合料成型溫度降低30℃～35℃，仍可提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，低溫抗裂性的變化不大?？傮w來說，成型溫度135℃的溫拌瀝青混合料性能優(yōu)于成型溫度165℃的熱拌瀝青混合料。

溫拌瀝青混合料壓實(shí)特性路用性能探討

0 引言

溫拌瀝青混合料是指使用特定的技術(shù)或添加劑，瀝青混合料的拌和壓實(shí)溫度介于熱拌瀝青混合料(150℃～180℃)和冷拌瀝青混合料(15℃～40℃)之間，使其技術(shù)性能達(dá)到或接近相同級配熱拌瀝青混合料的一種新型節(jié)能減排的瀝青混合料。

本次研究通過對瀝青混合料中摻加溫拌劑后進(jìn)行其瀝青各項(xiàng)指標(biāo)的測試，并對溫拌混合料與熱拌瀝青混合料在不同成型方法的情況下的壓實(shí)特性進(jìn)行分析。本文基于不同成型溫度條件下，采用馬歇爾擊實(shí)法與旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法成型試件，分析比較溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料的壓實(shí)特性與得出路用性能。

1 瀝青混合料配合比

本次性能分析采用的瀝青混合料配合比為某已建高速公路的AC-16C生產(chǎn)配合比。選用美德維斯維克(龍孚) M1型溫拌劑(屬于新型表面活性劑)，其摻量為改性瀝青質(zhì)量的0.5%～1.0%，溫拌劑不計(jì)入膠結(jié)料用量，不改變原有熱拌瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)。

1.1 礦料

本次AC-16C配合比設(shè)計(jì)采用的粗、細(xì)集料為鐘山石料場生產(chǎn)的輝綠巖碎石經(jīng)檢測其性能均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)的技術(shù)指標(biāo)要求。檢測結(jié)果見表1：

1.2 礦粉

表1 礦料性能檢測結(jié)果

本次AC-16C配合比設(shè)計(jì)采用的礦粉為三明尤溪產(chǎn)的磨細(xì)石灰石，經(jīng)檢測其性能均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)的技術(shù)指標(biāo)要求。檢測結(jié)果見表2：

表2 礦粉性能檢測結(jié)果

1.3 瀝青

本次AC-16C配合比采用廈門華特SBS(I-D)改性瀝青，瀝青性能經(jīng)檢測滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004)的技術(shù)指標(biāo)要求，檢測結(jié)果見表5。

1.4 混合料級配及性能

本次生產(chǎn)配合比合成級配見表3：

按上述合成級配以最佳瀝青含量4.8%，擊實(shí)溫度165℃制作馬歇爾試件,進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4：

表3 AC-16C瀝青混合料合成級配

表4 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，該生產(chǎn)配合比的馬歇爾試件礦料間隙率與空隙率較為合適，瀝青飽和度、穩(wěn)定度、流值符合規(guī)范要求。

2 溫拌與熱拌瀝青混合料壓實(shí)性能分析

首先在改性瀝青加入不同摻量的溫拌劑進(jìn)行瀝青相關(guān)性能指標(biāo)的檢測，對比分析未添加溫拌劑的改性瀝青與不同摻量溫拌劑下改性瀝青的三大指標(biāo)、黏度(布洛克菲爾德黏度計(jì)法)等性能指標(biāo)。具體檢測結(jié)果見表5：

從表4可以看出溫拌劑摻量從0.5%到1.0%時(shí)，在各個(gè)相同溫度的條件下，瀝青黏度逐漸下降，但降幅較小，且瀝青的三大指標(biāo)結(jié)果也較接近，得出該溫拌劑在摻量0.5%～0.8%均可以滿足要求。本次瀝青混合料性能分析采用溫拌劑的摻量為0.7%。

按照J(rèn)TG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中T0709、T0736方法，根據(jù)所設(shè)定的各過程溫度分別通過馬歇爾擊實(shí)法與旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法來成型瀝青混合料試件，檢測不同溫度下的馬歇爾擊實(shí)與旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型的瀝青混合料試件性能指標(biāo)，進(jìn)行溫拌與熱拌瀝青混合料的壓實(shí)性能檢測分析。熱拌瀝青混合料與溫拌瀝青混合料試件拌和與成型的溫度具體設(shè)定方法見表6：

表5 改性瀝青及不同摻量溫拌劑下改性瀝青的三大指標(biāo)和黏度性能指標(biāo)

表6 瀝青混合料拌和與試件制作溫度

通過對馬歇爾擊實(shí)法(雙面各75次)與旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法(最大壓實(shí)次數(shù)205次)所成型瀝青混合料試件進(jìn)行瀝青混合料性能檢測，得出表7、表8的試驗(yàn)結(jié)果：

從表7、表8中可以看出，隨著成型溫度的降低(165℃～120℃)，瀝青混合料的性能指標(biāo)的變化為：

(1)隨著成型溫度的降低，溫拌瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件和馬歇爾試件的空隙率差值都出現(xiàn)增大現(xiàn)象，且旋轉(zhuǎn)壓實(shí)對溫度的敏感性比馬歇爾擊實(shí)要??；在相同溫度下，溫拌瀝青混合料的孔隙率均小于熱拌瀝青混合料，且溫度越低相差越大。

(2)溫拌瀝青混合料達(dá)到熱拌瀝青混合料相同的空隙率，馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)可以降低試驗(yàn)溫度約30℃～35℃，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)可以降低試驗(yàn)溫度約35℃。

(3)溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的實(shí)測最大理論相對密度、穩(wěn)定度與流值結(jié)果變化不大。

(4)隨著成型溫度的降低，熱拌瀝青混合料在溫度降低到155℃時(shí)、溫拌瀝青混合料在溫度降低到120℃時(shí)，它們的空隙率都偏大接近技術(shù)指標(biāo)上限要求，而瀝青飽和度則出現(xiàn)不足超出了技術(shù)指標(biāo)要求。

3 溫拌瀝青混合料的性能檢測：

在試驗(yàn)室以熱拌瀝青混合料成型溫度165℃、溫拌瀝青混合料成型溫度135℃，進(jìn)行溫拌瀝青混合料的性能驗(yàn)證，以驗(yàn)證溫拌瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能、水穩(wěn)定性能、低溫抗裂性能。

3.1 高溫穩(wěn)定性能

瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性作為路用性能的重要評價(jià)指標(biāo)之一，直接影響路面的平整度與舒適度。高溫性能較低會影響路面在高溫時(shí)抵抗外界荷載作用下的變形能力，會引起車轍、推擠和擁包等病害。

按照J(rèn)TG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中T0719方法對熱拌瀝青混合料以165℃成型試件、溫拌瀝青混合料以135℃成型試件進(jìn)行車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表9：

由表9可以看出：在空隙率與密度比基本相同的情況下，溫拌瀝青混合料的動穩(wěn)定度較熱拌瀝青混合料有較大提高，說明溫拌瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能優(yōu)于熱拌瀝青混合料。

表7 瀝青混合料馬歇爾性能指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

表8 瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)性能指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果

表9 動穩(wěn)定度車轍試驗(yàn)結(jié)果

3.2 水穩(wěn)定性能

瀝青混合料的水穩(wěn)定性是抵抗由于水的侵蝕造成瀝青膜剝落、松散和坑槽等病害的能力，影響瀝青混合料的耐久性。車輛荷載作用在水穩(wěn)定性差的路面上，水分逐漸侵入，使瀝青與集料的黏結(jié)力降低甚至消失，進(jìn)而出現(xiàn)道路病害。

按照J(rèn)TG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中T0709、T0729方法，對熱拌瀝青混合料以165℃成型試件、溫拌瀝青混合料以135℃成型試件進(jìn)行浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(yàn)來驗(yàn)證瀝青混合料的水穩(wěn)定性，試驗(yàn)結(jié)果見表10：

從表10可以看出：在空隙率基本相同的情況下，溫拌瀝青混合料的水穩(wěn)定性能(浸水殘留穩(wěn)定度與凍融劈裂強(qiáng)度比)較熱拌瀝青混合料都有所提高。

3.3 低溫抗裂性能

為防止瀝青路面在冬季氣溫較低條件下開裂，應(yīng)保證瀝青混合料具有較高的低溫強(qiáng)度和較大的低溫變形能力，確保行車舒適度和路面的使用壽命。

按照J(rèn)TG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中T0715方法，對熱拌瀝青混合料以165℃成型試件、溫拌瀝青混合料以135℃成型試件進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)來驗(yàn)證瀝青混合料的低溫抗裂性。本試驗(yàn)溫度采用-10℃，試驗(yàn)結(jié)果見表11：

表10 浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度與凍融劈裂強(qiáng)度比試驗(yàn)結(jié)果

表11 低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果

從表11可以看出：在空隙率基本相同的情況下，溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料的最大彎拉應(yīng)變相差不大，說明溫拌瀝青混合料的低溫性能與熱拌瀝青混合料沒有明顯區(qū)別。

4 結(jié)論

通過對原樣瀝青、溫拌瀝青以及熱拌瀝青混合料和溫拌瀝青混合料的室內(nèi)試驗(yàn)分析，得出以下結(jié)論：

(1)添加溫拌劑后，摻量從0.5%到1.0%，在各個(gè)相同溫度的條件下，溫拌瀝青黏度逐漸下降，但降幅較小；溫拌瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、延度試驗(yàn)結(jié)果變化不大。

(2)隨著成型溫度的降低，溫拌瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件和馬歇爾試件的空隙率差值增大；在相同溫度下，溫拌瀝青混合料的孔隙率均小于熱拌瀝青混合料，且溫度越低相差越大。

(3)通過旋轉(zhuǎn)壓實(shí)和馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)確定溫拌瀝青混合料的擊實(shí)溫度較熱拌瀝青混合料可降低30℃～35℃。

(4)溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的實(shí)測最大理論相對密度、穩(wěn)定度、流值結(jié)果變化不大。

(5)熱拌瀝青混合料溫度降低到155℃時(shí)、溫拌瀝青混合料溫度降低到120℃時(shí)，它們的空隙率都偏大接近技術(shù)指標(biāo)上限要求，而瀝青飽和度則出現(xiàn)不足超出了技術(shù)指標(biāo)要求。

經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，成型溫度降低30℃的溫拌瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能較熱拌瀝青混合料有顯著提高；水穩(wěn)定性能有所提升；溫拌瀝青混合料低溫抗裂性能較熱拌瀝青混合料略微降低變化不大?？傮w來說，成型溫度降低30℃的溫拌瀝青混合料性能優(yōu)于熱拌瀝青混合料。

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