溫拌聚合物改性瀝青混合料性能研究

李明忠 劉招愛

云南陽光道橋股份有限公司 云南昆明 650000

1 概要

隨著交通量越來越大，公路建設(shè)任務(wù)越來越繁重，瀝青混凝土材料的使用也越來越多。不同氣候條件、行車環(huán)境，對(duì)道路工程材料的要求也有相應(yīng)的要求。我國聚合物改性瀝青（SBS改性瀝青）常用于高原山區(qū)、大陸性極端氣候地區(qū)公路建設(shè)。由于不同氣候條件下，道路服役狀況的不同，隨著車流量的增大，行車荷載的增加，道路材料要求越來越嚴(yán)格，建設(shè)成本越來越高。聚合物改性瀝青混凝土服役溫度間域?qū)挘商岣呗访媸褂眯阅?，降低道路養(yǎng)護(hù)成本[1]。隨著瀝青混凝土路用性能的提高，有必要考慮瀝青混合料生產(chǎn)時(shí)較低的出料率和高能耗。溫拌瀝青混凝土是一種完全符合現(xiàn)代要求的材料，是一種節(jié)約能源和環(huán)境友好的材料[2]。目前，基于聚合物改性溫拌瀝青混凝土的溫拌劑研究較少。本研究旨在探討溫拌劑TA對(duì)聚合物改性瀝青混合料路用性能的影響，尋找降低聚合物瀝青混合料拌和溫度的方法。

2 材料和方法

本研究使用了以下材料：石灰?guī)r粗集料2#料（9.5mm-19mm）、3#料（4.75mm-9.5mm）、4#料（2.36mm-4.75mm）、細(xì)集料5#料（0mm-2.36mm）及石灰?guī)r磨制的礦粉（0mm-0.6mm）；SBS（I-D）改性瀝青；道路油瀝青TA溫拌劑，推薦摻量在瀝青質(zhì)量的0.1%到0.8%之間變化。根據(jù)以往研究，本研究溫拌劑的摻量為瀝青質(zhì)量的0.4%]。為了評(píng)價(jià)改性瀝青和混合料性能，試驗(yàn)方法參照《瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE20-2011）。為了研究溫拌劑對(duì)混合料壓實(shí)功的影響，采用摻配溫拌劑的改性瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件制作方法（SGC方法）對(duì)瀝青混合料獲得相同毛體積密度進(jìn)行相應(yīng)壓實(shí)轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)比，并對(duì)各樣品的力學(xué)性能進(jìn)行驗(yàn)證[3]。

3 研究內(nèi)容

為了研究TA溫拌劑對(duì)改性瀝青性能的影響，對(duì)添加溫拌劑后改性瀝青進(jìn)行性能測試，并將其與改性瀝青技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行比較。

表1表明，使用TA后，SBS改性瀝青在5℃下延度提高了22.5%，從31cm達(dá)到了38cm。根據(jù)針入度，由于改性瀝青被溫拌劑稀釋，針入度變化不大。添加溫拌劑后改性瀝青的軟化點(diǎn)、彈性回復(fù)基本不變。溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青與石灰?guī)r的抗剝落性能有積極作用，能提高相應(yīng)瀝青混合料的抗水損害性能。通過溫拌劑對(duì)瀝青混凝土壓實(shí)情況和多項(xiàng)物理力學(xué)性能的影響，評(píng)價(jià)了溫拌劑的使用效率。瀝青混凝土只有在適當(dāng)壓實(shí)后，才具備必要的路用性能。旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀允許根據(jù)瀝青混凝土混合料的毛體積密度所需的轉(zhuǎn)數(shù)來研究瀝青混凝土混合料的壓實(shí)效果。通過對(duì)比不添加溫拌劑瀝青混合料在165℃下進(jìn)行拌和、壓實(shí)；添加溫拌劑165℃下拌和并在155℃、130℃和120℃下壓實(shí)（分別為1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)混合料）后的樣品旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)，研究包括一系列關(guān)于瀝青混合料的試驗(yàn)，結(jié)果如圖1所示[4-5]。

表1 各瀝青試樣檢測結(jié)果

圖1 混合料不同溫度壓實(shí)次數(shù)對(duì)比圖

瀝青混合料在壓實(shí)過程中收集的數(shù)據(jù)表明，混合料的流動(dòng)性增加，達(dá)到設(shè)計(jì)空隙率時(shí)，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀的轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)減少。例如，為了確?；旌狭舷嗤拿w積密度，1號(hào)添加溫拌劑改性瀝青混合料比在相同溫度下壓實(shí)的控制混合料少37.6%。與對(duì)照混合料相比，2號(hào)和3號(hào)瀝青混合料的旋轉(zhuǎn)數(shù)分別減少了24.6%和18%。溫拌劑減少了所需的旋轉(zhuǎn)次數(shù)，以確保達(dá)到相同毛體積密度[6-8]。已有研究證明，添加劑可顯著降低瀝青的粘度，因此瀝青混合料更容易拌合和壓實(shí)。同時(shí)，瀝青混凝土在服役狀況下，粘度增大，耐久性提高，使瀝青混凝土強(qiáng)度更高，抗車轍能力更強(qiáng)。更少的轉(zhuǎn)數(shù)也意味著使用壓路機(jī)來壓實(shí)瀝青混凝土的次數(shù)可以減少，燃料和道路建設(shè)成本降低。在不同壓實(shí)溫度下，摻配溫拌劑聚合物瀝青混合料的性能試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 瀝青混合料性能檢測結(jié)果

表2表明，溫拌劑可在不影響聚合物瀝青混凝土性能的情況下降低聚合物瀝青混凝土的拌合溫度；此外，抗水害性能、耐久性能都得到了改善。

4 結(jié)語

添加溫拌劑TA可以使聚合物改性瀝青混凝土的壓實(shí)溫度降低了30℃，且其性能指示滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）的要求。聚合物瀝青混凝土中的溫拌劑可以增加混合料的輸送距離、施工季節(jié)的持續(xù)時(shí)間、減少生產(chǎn)能量損失以及對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，并確保路面的長期使用壽命。