運(yùn)用SUPERPAVE體積設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)溫拌瀝青混合料

方彥紅

(山西交通建設(shè)監(jiān)理咨詢集團(tuán)有限公司，山西 太原 030012)

運(yùn)用SUPERPAVE體積設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)溫拌瀝青混合料，美國的設(shè)計(jì)方法為以熱拌混合料的設(shè)計(jì)空隙率為基準(zhǔn)，選用熱拌混合料的級配和油石比，經(jīng)驗(yàn)預(yù)估三個(gè)集料溫度，采用熱拌混合料拌和時(shí)對應(yīng)的瀝青溫度，成型瀝青混合料試件，通過測試試件的空隙率，推定混合料拌和溫度、壓實(shí)溫度，再比較兩種混合料的路用性能，最后用于溫拌瀝青混合料的生產(chǎn)。本文以此為基準(zhǔn)，運(yùn)用SUPERPAVE體積設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)石灰?guī)r溫拌瀝青混合料。

1 SUP-19熱拌瀝青混合料設(shè)計(jì)

本文選用SUP-19級配進(jìn)行試驗(yàn)，選用SBS改性瀝青(普通瀝青為SK90韓國90號(hào)普通瀝青)，SBS改性劑劑量為4.5%，集料為0～3 mm、3～5 mm、5～10 mm、10～20 mm的石灰?guī)r碎石。瀝青加熱溫度：165 ℃，集料：180 ℃，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)壓實(shí)SUP-19熱拌瀝青混合料設(shè)計(jì)，級配設(shè)計(jì)結(jié)果如圖1，體積指標(biāo)見表1。

圖1 SUP-19級配曲線圖

通過不同油石比試驗(yàn)，確定結(jié)果見表1。

表1 旋轉(zhuǎn)壓實(shí)體積指標(biāo)

通過試驗(yàn)結(jié)果分析，選設(shè)計(jì)空隙率為4.0%，設(shè)計(jì)結(jié)果見表2。

表2 旋轉(zhuǎn)壓實(shí)體積指標(biāo)設(shè)計(jì)結(jié)果

2 SUP-19溫拌瀝青混合料設(shè)計(jì)

采用維實(shí)維克直投式溫拌劑DAT-H5，利用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法設(shè)計(jì)溫拌混合料，采用熱拌SUP-19級配，油石比4.5%，瀝青溫度選擇165 ℃，集料預(yù)估溫度選擇140 ℃、150 ℃、160 ℃，進(jìn)行溫拌混合料的試件的體積指標(biāo)試驗(yàn)，級配圖見圖1。

從表3可以得出，隨著溫度的進(jìn)一步升高，溫拌瀝青混合料試件壓實(shí)度、瀝青飽和度VFA在逐漸增加，試件的空隙率、礦料間隙率VMA逐漸降低；當(dāng)設(shè)計(jì)要求空隙率為4%時(shí)，對應(yīng)的集料加熱溫度為153 ℃，此時(shí)混合料的所有馬歇爾指標(biāo)均滿足熱拌瀝青混合料的技術(shù)要求。所以，集料溫度選擇150 ℃～155 ℃、瀝青溫度選擇165 ℃時(shí)，拌和的溫拌混合料性能可以達(dá)到熱拌混合料的性能要求。

表3 旋轉(zhuǎn)壓實(shí)體積指標(biāo)設(shè)計(jì)結(jié)果

3 兩種混合料路用性能比較

對于熱拌瀝青混合料，選用集料溫度180 ℃，SBS改性瀝青溫度165 ℃。溫拌瀝青混合料，集料溫度選擇153 ℃、SBS改性瀝青溫度165 ℃、出料溫度140～150 ℃進(jìn)行混合料的路用性能試驗(yàn)及對比。

從表4，表5，表6可以看出，溫拌混合料、熱拌混合料試件的空隙率VV、動(dòng)穩(wěn)定度DSR、浸水殘留穩(wěn)定度、劈裂強(qiáng)度TSR均基本相同。因此，本文選定的集料溫度150 ℃～155 ℃、瀝青溫度165 ℃、拌和溫度140 ℃～150 ℃時(shí)，拌和的瀝青混合料性能沒有發(fā)生性能衰減。

表4 車轍試驗(yàn)結(jié)果

表5 浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

表6 兩種混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

4 兩種混合料壓實(shí)特性分析

采用進(jìn)口維實(shí)維克DAT-H5，研究添加和未添加DAT-H5的瀝青混合料壓實(shí)特性變化情況。試驗(yàn)設(shè)備選用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀，壓實(shí)過程中生成壓實(shí)曲線，分析壓實(shí)曲線的變化情況，分析混合料在施工階段和壓實(shí)階段的容易壓實(shí)性能。熱拌SUP-19與溫拌SUP-19壓實(shí)曲線見圖2。

圖2 溫拌瀝青混合料及熱拌瀝青混合料壓實(shí)效果對比

從圖2可以看出溫拌瀝青混合料運(yùn)用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法壓實(shí)時(shí)和熱拌混合料壓實(shí)效果基本相同。這說明在溫拌劑表面活性的作用下，溫拌瀝青混合料壓實(shí)過程中搓揉效果對它十分適應(yīng)。

當(dāng)前壓路機(jī)的大量使用，碾壓遍數(shù)的進(jìn)一步增加，尤其是膠輪壓路機(jī)的使用使瀝青混合料壓實(shí)更緊密，并且溫拌混合料對有搓揉效果的壓實(shí)方案較為適應(yīng)，即搓揉壓實(shí)對混合料溫度并不敏感。所以，本次試驗(yàn)選用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型混合料試件，可較好的模擬道路施工過程中的壓實(shí)效果。

5 結(jié) 論

(1)在不改變?yōu)r青加熱溫度的情況下，溫拌劑的加入可以顯著降低混合料的壓實(shí)溫度。

(2)運(yùn)用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法，以試件空隙率為基準(zhǔn)，確定集料溫度為150 ℃～155 ℃、改性瀝青溫度為165 ℃時(shí)，拌和的溫拌混合料性能可以達(dá)到熱拌混合料的性能要求。

(3)溫拌、熱拌瀝青混合料的三項(xiàng)路用性能基本相同，表明溫拌劑可以非常有效的彌補(bǔ)由于混合料溫度的降低，帶來無法壓實(shí)的缺陷。

(4)通過旋轉(zhuǎn)壓實(shí)過程中，壓實(shí)曲線的比較，發(fā)現(xiàn)添加DAT-5溫拌劑的混合料壓實(shí)效果與熱拌基本一致，也說明了DAT-5溫拌劑用于瀝青混合料，在較低溫度下可起到表面活性的作用，使混合料相對較為容易壓實(shí)。