Evothern溫拌橡膠瀝青混合料的路用性能分析

文/新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院 艾克拜爾·艾爾肯

在工程生產(chǎn)和建設(shè)過程中注重環(huán)境保護(hù)，早已成為國內(nèi)乃至全世界范圍的共識。在這種背景下，溫拌瀝青混合料技術(shù)應(yīng)運而生，其材料性能及路用性能在業(yè)內(nèi)得到廣泛的研究，并獲得普遍認(rèn)可。相較于熱拌瀝青混合料，溫拌瀝青混合料較低的生產(chǎn)和施工溫度，在能源節(jié)約及減少碳排放等方面效果顯著。據(jù)相關(guān)資料顯示，摻加溫拌劑后的瀝青混合料的生產(chǎn)、施工溫度比普通熱拌混合料，特別是普通改性瀝青混合料要降低30℃～50℃。

不同的溫拌摻加劑對熱拌瀝青混合料的路用性能必然產(chǎn)生影響，研究表明溫拌瀝青混合料的路用性能并不次于普通的熱拌瀝青混合料，均能滿足技術(shù)規(guī)范要求，甚至能提升混合料的高溫、低溫以及水穩(wěn)定性能。本文以Evothern溫拌瀝青混合料為研究對象，對比橡膠瀝青混合料的路用性能，研究Evothern溫拌瀝青混合料的路用性能。

原材料

試驗材料采用殼牌90#基質(zhì)瀝青，其技術(shù)指標(biāo)如表1所示。橡膠粉采用40目斜胎膠粉，其技術(shù)指標(biāo)如表2所示。礦質(zhì)集料及礦粉均為石灰?guī)r質(zhì)，溫拌摻加劑熔點為99℃，當(dāng)溫度高于116℃則可完全溶于瀝青膠結(jié)料。

表1 基質(zhì)瀝青技術(shù)指標(biāo)

表2 橡膠粉技術(shù)指標(biāo)

試驗方法

膠結(jié)料的制備

試驗采用的橡膠改性瀝青的制備如下：將橡膠粉與殼牌90#基質(zhì)瀝青按照一定比例混合，在研究控制的溫度和時間下，通過高速剪切攪拌機混合拌制而成，制成后的橡膠改性瀝青直接用于拌和混合料，以及溫拌橡膠瀝青的生產(chǎn)。

試驗采用的Evothern溫拌橡膠瀝青制備如下：將占瀝青用量3%的溫拌劑Evothern加入到拌制完畢的橡膠改性瀝青中，并攪拌兩分鐘，制備完成后即可直接用于混合料的拌制。

混合料拌和與壓實溫度的確定

為研究溫拌劑的摻加對橡膠改性瀝青混合料路用性能的影響，試驗采用AC-13合成級配，級配組成如表3所示。

鑒于橡膠改性的黏度較高，采用常規(guī)的黏溫曲線方法測得的溫拌橡膠瀝青混合料的最佳拌和溫度和最佳壓實溫度并不適宜，因此本實驗基于混合料壓實效果來確定混合料的拌和與壓實溫度。通過在不同溫度下成型試件，控制試件的目標(biāo)空隙率來確定混合料的壓實溫度，然后依據(jù)經(jīng)驗推算混合料的拌和溫度。

按照橡膠瀝青混合料使用手冊的推薦溫度，通過馬歇爾體積設(shè)計方法確定混合料的橡膠瀝青用量為6.6%，基于該用量在不同溫度下成型試件，測定試件的空隙率，得到結(jié)果如圖1所示。

表3 級配組成

圖1 混合料壓實溫度與空隙率關(guān)系

試驗結(jié)果分析

根據(jù)實驗確定的配合比以及拌和溫度拌制橡膠瀝青混合料、Evothern溫拌橡膠瀝青混合料，通過車轍試驗、低溫彎曲試驗、真空飽水馬歇爾試驗分別對混合料的高溫性能、低溫性能以及水穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

高溫性能評價

橡膠瀝青混合料和Evothern溫拌橡膠瀝青混合料的車轍試驗結(jié)果如表4所示。

通過試驗可以看出，加入Evothern溫拌劑后，混合料的動穩(wěn)定度要高于普通橡膠瀝青混合料，這就說明加入Evothern溫拌劑后混合料的高溫性能得到明顯提升。這是由于溫拌劑加入后混合料的溫度下降，使得瀝青混合料的老化現(xiàn)象得到弱化，同時溫拌劑摻加增加了瀝青膠結(jié)料與礦質(zhì)集料的顆粒摩擦，混合料的粘聚力及內(nèi)摩擦角增大，進(jìn)而提升了混合料的抗剪切能力。

低溫性能評價

橡膠瀝青混合料和Evothern溫拌橡膠瀝青混合料的低溫彎曲試驗結(jié)果如表5所示。

通過表5可以看出，加入Evothern溫拌劑后，雖然膠結(jié)料的勁度模量低于橡膠瀝青混合料，但是混合料的最大彎拉應(yīng)變和抗彎拉強度均高于普通橡膠瀝青混合料，混合料的低溫性能得到提升。

水穩(wěn)定性能評價

橡膠瀝青混合料和Evothern溫拌橡膠瀝青混合料的真空飽水馬歇爾試驗結(jié)果如表6所示。

表4 混合料車轍試驗結(jié)果

表5 混合料的低溫彎曲試驗結(jié)果

表6 混合料的真空飽水馬歇爾試驗結(jié)果

通過表6可以看到，試驗過程中兩種混合料都沒有出現(xiàn)明顯的剝落現(xiàn)象，均表現(xiàn)出良好的抗水損害性能。加入Evothern溫拌劑后，混合料的抗水損害能力稍有弱化。這是由于Evothern溫拌劑可以使得膠結(jié)料的親水性略微增強，從而導(dǎo)致膠結(jié)料與水分結(jié)合，膠結(jié)料與集料、集料與集料之間的黏附性稍有下降。

結(jié)論

橡膠改性瀝青混合料由于其較好的路用性能得到廣泛應(yīng)用，而Evothern溫拌劑的加入不但使得橡膠瀝青混合料的施工溫度得到下降，而且Evothern溫拌橡膠瀝青混合料的路用性能也表現(xiàn)良好。Evothern溫拌劑的加入，使得混合料的拌和溫度下降17℃，壓實溫度下降18℃。與熱拌橡膠瀝青混合料相比，Evothern溫拌劑的加入使得混合料的高溫性能以及低溫性能得到提升，水穩(wěn)定性能卻稍有削弱。