溫拌瀝青混合料室內(nèi)性能評價(jià)試驗(yàn)

■楊成虎

（福建省高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司，福州 350000）

目前，瀝青混合料從拌和溫度、攤鋪溫度及碾壓溫度的角度分類[1]，主要分為冷拌瀝青混合料（CMA）、溫拌瀝青混合料（WMA）、熱拌瀝青混合料（HMA）。熱拌瀝青混合料（HMA）因其路用性能較好而被廣泛使用。 HMA 需要在160℃～180℃的溫度下拌和生產(chǎn)[2-3]，以保證其正常的攤鋪和碾壓。 HMA 在這么高的溫度下生產(chǎn)，給資源帶來巨大的消耗以及對周邊的環(huán)境有較大影響。 20 世紀(jì)90 年代，歐美等國家陸續(xù)對溫拌瀝青混合料（WMA）進(jìn)行研究[4-6]，目的是為了減少瀝青混合料在拌合過程中對外部環(huán)境的污染與自身的能源消耗。 WMA 能夠有效地降低瀝青混合料的拌和溫度， 相比較于HMA 可降低10℃～30℃[7]。由于WMA 的拌和溫度降低，使得其瀝青不易發(fā)生老化，提升了路面的使用性能。 溫拌劑的加入還使得瀝青路面柔韌性得到增強(qiáng)，同時(shí)提升了瀝青路面的路用性能[8]。 拌和溫度的降低同時(shí)使施工溫度隨時(shí)間的下降變得緩慢，保證了充分的碾壓時(shí)間和成型時(shí)間，是一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保且瀝青路面利用方式。 因此對溫拌瀝青混合料（WMA）進(jìn)行技術(shù)研究，將會推動我國瀝青路面的發(fā)展，在很大程度上減輕我國的節(jié)能減排負(fù)擔(dān)，具有良好的發(fā)展前景和應(yīng)用意義。

本試驗(yàn)采用龍孚溫拌劑和Sasobit 溫拌劑制備了溫拌改性瀝青，研究不同溫拌劑摻量的瀝青對瀝青混合料室內(nèi)擊實(shí)溫度和空隙率的影響，并對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了線性回歸分析，得到了最佳成型溫度和最佳溫拌劑摻量，以期試驗(yàn)結(jié)果可對溫拌改性瀝青混合料在工程中的運(yùn)用推廣提供數(shù)據(jù)參考。

1 原材料及配合比

1.1 集料

本試驗(yàn)粗、細(xì)集料采用福建省閩侯縣祥謙料場石料，礦粉采用的是尤溪產(chǎn)的石灰?guī)r礦粉，材料各項(xiàng)指標(biāo)均滿足相關(guān)規(guī)范要求。 本試驗(yàn)采用AC-16C瀝青混合料進(jìn)行試驗(yàn)，礦料組成比例見表1，礦料合成級配見表2。

表1 礦料組成比例

表2 混合料合成級配比例

1.2 瀝青

本試驗(yàn)采用的瀝青為福建省廈門新立基股份有限公司的SBS 改性瀝青，其各項(xiàng)指標(biāo)均滿足相關(guān)規(guī)范要求。

1.3 溫拌劑

溫拌劑的作用是改善瀝青的粘度和增強(qiáng)瀝青混合料的可塑性，從而達(dá)到降低瀝青混合料的拌和溫度。本試驗(yàn)添加不同摻量的龍孚溫拌劑和Sasobit溫拌劑加入SBS 改性瀝青中，以研究其對改性瀝青的影響，龍孚溫拌劑和Sasobit 溫拌劑摻量及其瀝青的三大指標(biāo)見表3。

表3 溫拌劑摻量及其瀝青的三大指標(biāo)

2 溫拌改性瀝青混合料性能評價(jià)

2.1 溫拌劑摻量與空隙率的關(guān)系分析

通過對比不同摻量龍孚溫拌劑和Sasobit 溫拌劑摻入SBS 瀝青混合料在各成型溫度條件下的室內(nèi)空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度等指標(biāo)，探討溫拌劑對瀝青混合料拌和溫度的影響。

2.1.1 WMA（160℃）馬歇爾試驗(yàn)

瀝青混合料的最佳瀝青含量為4.7%，添加原樣SBS 改性瀝青，選取160℃作為成型溫度，相應(yīng)的拌合溫度比成型溫度高約15℃， 成型馬歇爾試件，馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表4。 由表4 可知，在160℃的擊實(shí)溫度下， 添加溫拌劑的馬歇爾空隙率均小于普通SBS 改性瀝青混合料。

表4 160℃溫拌改性瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

2.1.2 WMA（145℃）馬歇爾試驗(yàn)

瀝青混合料最佳瀝青含量4.7%，添加不同摻量的龍孚溫拌劑和Sasobit 溫拌劑的SBS 改性瀝青，選取145℃為成型溫度， 相應(yīng)的拌合溫度比成型溫度高約15℃， 成型馬歇爾試件結(jié)果見表5 和圖1。由圖1 的曲線進(jìn)行線性回歸，得出溫拌劑摻量與空隙率的回歸方程見表6。

表6 溫拌劑摻量與空隙率的回歸方程

圖1 拌和溫度145℃下不同摻量龍孚溫拌劑和Sasobit 溫拌劑空隙率變化曲線

表5 145℃溫拌改性瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

由表5、表6、圖1 可知，（1）在145℃的擊實(shí)溫度下，溫拌瀝青混合料相比普通瀝青混合料的空隙率明顯大幅降低，并且添加兩種溫拌劑的瀝青混合料空隙率都隨著溫拌劑摻量的增加而減??；（2）由回歸方程得出添加0.95%的龍孚溫拌劑和添加1.83%Sasobit 溫拌劑的瀝青混合料與160℃普通改性瀝青混合料對比具有相當(dāng)?shù)目障堵剩梢娞砑訙匕鑴┖鬄r青混合料在降低15℃依舊可以達(dá)到目標(biāo)空隙率，驗(yàn)證了溫拌劑的低溫工作性能。

2.2 馬歇爾擊實(shí)溫度與空隙率的關(guān)系分析

當(dāng)龍孚溫拌劑摻量為0.8%、1.0%和Sasobit 溫拌劑摻量為1.8%和2.1%時(shí)，可以在一定溫度下達(dá)到目標(biāo)空隙率， 進(jìn)一步分析在同一溫拌劑摻量下?lián)魧?shí)溫度與空隙率的關(guān)系，從而得出最佳的擊實(shí)溫度。

2.2.1 添加0.8%龍孚溫拌劑的瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)

添加0.8%龍孚溫拌劑的瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表7、圖2。

圖2 添加0.8%龍孚溫拌瀝青混合料空隙率與擊實(shí)溫度關(guān)系曲線

表7 添加0.8%龍孚溫拌劑瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

由表7、圖2 分析表明，空隙率隨著擊實(shí)溫度的升高而變小，并且二者具有較好的線性關(guān)系，線性回歸方程定義為：y=-0.024x+8.203。通過此方程可得出，目標(biāo)空隙率（4.58%）對應(yīng)的擊實(shí)溫度是151.0℃。

2.2.2 添加1.0%龍孚溫拌劑的瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)

添加1.0%龍孚溫拌劑的瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表8、圖3。

圖3 添加1.0%龍孚溫拌混合料空隙率與擊實(shí)溫度關(guān)系曲線

由表8 和圖3 分析可知， 空隙率隨著擊實(shí)溫度的升高而變小，并且二者具有較好的線性關(guān)系，線性回歸方程定義為：y=-0.018x+7.181。通過此方程可得出，目標(biāo)空隙率（4.58%）對應(yīng)的擊實(shí)溫度是144.5℃。

表8 添加1.0%龍孚溫拌劑摻量的瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

2.2.3 摻量為1.8%Sasobit 溫拌劑的瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)

摻量為1.8%Sasobit 溫拌劑的瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表9 及圖4。

表9 添加1.8%Sasobit 溫拌劑的瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

由表9 和圖4 分析可知， 空隙率隨著擊實(shí)溫度的升高而變小，并且二者具有較好的線性關(guān)系，線性回歸方程定義為：y=-0.031x+8.985。通過此方程可得出，目標(biāo)空隙率（4.58%）對應(yīng)的擊實(shí)溫度是142.1℃。

圖4 添加1.8%Sasobit 溫拌瀝青混合料空隙率與擊實(shí)溫度關(guān)系圖

2.2.4 摻量為2.1%Sasobit 溫拌劑的瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)

摻量為2.1%Sasobit 溫拌劑的瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果見表10 及圖5。

由表10 和圖5 分析可知， 空隙率隨著擊實(shí)溫度的升高而變小， 并且二者具有較好的線性關(guān)系，線性回歸方程定義為：y=-0.021x+7.475。 通過此方程可得出，目標(biāo)空隙率（4.58%）對應(yīng)的擊實(shí)溫度是137.9℃。

表10 添加2.1%Sasobit 溫拌劑的瀝青混合料室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

圖5 添加2.1%Sasobit 溫拌混合料空隙率與擊實(shí)溫度關(guān)系圖

3 結(jié)論

本試驗(yàn)采用龍孚溫拌劑和Sasobit 溫拌劑制備了溫拌改性瀝青，研究不同溫拌劑摻量的瀝青對瀝青混合料室內(nèi)擊實(shí)溫度和空隙率的影響， 結(jié)果表明：（1）馬歇爾擊實(shí)溫度為145℃時(shí)，溫拌瀝青混合料（WMA）相比熱拌瀝青混合料（HMA）的空隙率明顯大幅減小，且添加龍孚溫拌劑和Sasobit 溫拌劑的瀝青混合料空隙率都隨著溫拌劑摻量的增加而減小；（2）由回歸方程得出添加0.95%龍孚溫拌劑和1.83%Sasobit 溫拌劑的145℃溫拌改性瀝青混合料與160℃熱拌改性瀝青混合料的空隙率相差不大，可見添加溫拌劑后瀝青混合料在降低15℃依舊可以達(dá)到目標(biāo)空隙率， 驗(yàn)證了溫拌劑的低溫工作性能；（3）龍孚溫拌劑在添加摻量范圍0.5%～1.0%內(nèi)降溫效果并不理想， 添加0.8%溫拌劑的瀝青混合料擊實(shí)溫度僅僅下降9℃，而添加1.0%溫拌劑的瀝青混合料擊實(shí)溫度雖然下降了15.5℃，但從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮則不滿足要求。Sasobit 溫拌劑在添加摻量范圍1.5%～2.1%內(nèi)具有明顯的降溫效果，其中添加1.8%溫拌劑的瀝青混合料擊實(shí)溫度下降了17.9℃，添加2.1%溫拌劑的瀝青混合料擊實(shí)溫度下降了22.1℃。 兩種摻量降溫差距并不大，所以從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，選擇1.8%的摻量做為最佳摻量較為合適。 （4）不同摻量的溫拌劑對瀝青混合料目標(biāo)空隙率所對應(yīng)的最佳成型溫度有一定影響，從經(jīng)濟(jì)方面和環(huán)保綜合分析使用，WMA 整體相較于HMA溫度可以降低15℃～25℃。