溫拌劑對瀝青混合料路用性能的影響研究

摘要 為研究溫拌劑對瀝青混合料路用性能的影響，文章基于室內(nèi)試驗開展了不同摻量的溫拌劑對瀝青混合料高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性的影響，得出以下結論：溫拌劑的加入顯著改善了瀝青混合料的高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性；通過降低拌和溫度，減少了瀝青老化程度，提高了瀝青與集料之間的黏附性，增強了混合料的致密性；建議溫拌劑的最佳摻量范圍為3%～4%。

關鍵詞 道路工程；溫拌劑；路用性能；影響因素

中圖分類號 U414 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）03-0057-03

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人們環(huán)保意識的逐漸增強，傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料因其高溫生產(chǎn)對環(huán)境造成的負面影響而逐漸引起廣泛關注。傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料在拌和和施工過程中需要較高的溫度，不僅消耗大量能源，還會排放大量的有害氣體，對環(huán)境造成嚴重污染。同時，高溫施工條件也限制了施工季節(jié)和施工區(qū)域，增加了施工難度和成本[1]。因此，尋找一種既能滿足路用性能要求，又能降低環(huán)境污染和能源消耗的瀝青混合料生產(chǎn)技術成為當前公路工程領域的一個重要課題。

溫拌瀝青技術作為一種新型環(huán)保技術，通過加入溫拌劑可以在較低的溫度下進行瀝青混合料的拌和和施工[2]。這種技術不僅能夠有效減少能源消耗和廢氣排放，還能改善施工條件，延長施工季節(jié)，提高施工效率。該文通過研究不同摻量的溫拌劑對瀝青混合料高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)定性的影響，并分析溫拌劑對瀝青混合料路用性能影響的原因，提出最佳的摻量范圍，在滿足路用性能要求的同時實現(xiàn)節(jié)能減排的目的，為溫拌瀝青技術的推廣應用提供理論支撐和實踐依據(jù)。

1 材料及溫拌瀝青混合料制備方法

1.1 原材料

（1）瀝青

該文選用SBS改性瀝青，依據(jù)規(guī)范中的瀝青檢測方法對改性瀝青的主要指標進行檢測，在滿足要求的前提下開展試驗。

（2）集料

粗細集料采用產(chǎn)自遼寧的玄武巖，根據(jù)《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG 3432—2024）對各檔集料的表觀相對密度、吸水率、針片狀含量等指標進行檢測，檢測結果均滿足《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》（JTG F40—2004）要求。

（3）填料

填料選用石灰?guī)r磨成的礦粉，產(chǎn)自南通。

（4）溫拌劑

常見的溫拌劑有費托蠟（Fischer-Tropsch蠟）、Evotherm、Sasobit等，其主要成分為表面活性劑及輔助化學劑，原理大多通過降低瀝青拌和溫度和常溫下的黏度，減少CO2和其他污染物的排放。該文選用RH型溫拌劑進行路用性能試驗。

1.2 配合比設計

該文目標配合比設計采用SMA-13，其混合料配比及密度、空隙率的試驗結果如表1所示：

1.3 溫拌瀝青混合料制備

為了研究不同摻量下的溫拌劑對瀝青混合料拌和溫度和壓實溫度的影響，設計RH型溫拌劑摻量分別為0%、3%、4%、5%。根據(jù)前述配比，在拌和鍋加熱至175℃后，將集料投放到拌和鍋內(nèi)，干拌1 min，然后噴入SBS改性瀝青和不同摻量的溫拌劑、礦粉，拌和均勻后即可得到溫拌瀝青混合料。測試馬歇爾試件的空隙率和壓實溫度，并根據(jù)空隙率和壓實溫度曲線，取4.0%空隙率下的壓實溫度和拌和溫度，最終得到不同溫拌劑摻量下的施工參數(shù)，結果如表2所示。

由表2分析可知，隨著溫拌劑摻量的增加，瀝青混合料的壓實溫度和拌和溫度在逐漸降低，且下降幅度在逐漸減小。

2 路用性能

通過控制不同摻量（0%、3%、4%、5%）的溫拌劑，評估其對瀝青混合料高低溫性能、水穩(wěn)定性及其對道路使用壽命的影響，從而優(yōu)化溫拌劑的使用配比，以提升道路施工的整體效益。

2.1 高溫性能試驗

按照規(guī)范要求采用車轍試驗，評估不同摻量的溫拌劑對瀝青混合料高溫性能的影響，壓實溫度和拌和溫度按照表2的要求進行設置。試驗結果如圖1所示：

分析可知，動穩(wěn)定度隨著溫拌劑摻量的增加呈上升趨勢，說明溫拌劑的摻入有助于提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能。相比于0%的溫拌劑摻量，3%、4%、5%摻量的溫拌劑分別提高了動穩(wěn)定度128次/mm、165次/mm、256次/mm，說明動穩(wěn)定度的提升幅度隨著溫拌劑摻量的增加而逐漸減小，但整體上每增加1%的溫拌劑，動穩(wěn)定度都會有一定的提升。

2.2 低溫性能試驗

為研究溫拌劑摻量對瀝青混合料低溫性能的影響，依據(jù)規(guī)范要求進行低溫小梁彎曲試驗。試驗結果如圖2所示：

由圖2分析可知，不同溫拌劑摻量下勁度模量保持在2 838.5～2 875.4 MPa之間，且抗彎拉強度變化不大，基本保持在9.1～9.3 MPa之間，說明溫拌劑摻量對瀝青混合料的勁度模量和抗彎拉強度影響較小，溫拌劑的加入不會顯著改變?yōu)r青混合料的剛性和抗拉強度?？缰袚隙群推茐膽儍蓚€參數(shù)隨著溫拌劑摻量的增加而逐漸減小，表明溫拌劑作用下瀝青混合料的低溫延展性有所下降。

2.3 水穩(wěn)定性試驗

為研究不同溫拌劑摻量（0%、3%、4%、5%）對瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響，采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗，以馬歇爾穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比作為評價指標。試驗結果如圖3所示：

由圖3分析可知，隨著溫拌劑摻量的增加，瀝青混合料浸水馬歇爾穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比逐漸增大，說明溫拌劑對瀝青混合料的水穩(wěn)定性具有一定的積極作用，尤其在增強瀝青混合料抗凍融性能方面具有顯著效果。此外，在摻加溫拌劑后，瀝青混合料的浸水馬歇爾穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比均滿足規(guī)范要求。

3 影響因素分析

3.1 溫拌劑對高溫穩(wěn)定性的影響

溫拌劑的摻入對瀝青混合料高溫性能的提升主要通過以下方面：

（1）改性作用

溫拌劑能夠改變?yōu)r青的流變性質，使其在高溫下具有更高的黏彈性，從而增強瀝青混合料的抗車轍能力[3]。

（2）結構穩(wěn)定性

溫拌劑在瀝青中的均勻分布改善了混合料的內(nèi)部結構，使得集料之間的黏結更加緊密，從而提高混合料在高溫下的穩(wěn)定性[4]。

（3）優(yōu)化施工工藝

使用溫拌劑可以降低瀝青混合料的拌和溫度和壓實溫度，減少瀝青混合料在施工過程中的受熱不均勻現(xiàn)象，最終提高路面的均勻性和耐久性。

3.2 溫拌劑對低溫抗裂性的影響

溫拌劑對瀝青混合料低溫性能的影響因素包括以下兩個方面：

（1）降低柔性

溫拌劑在低溫條件下可能會使瀝青的柔性有所降低，從而導致混合料的延展性和抗裂性能下降。

（2）溫度敏感性

某些溫拌劑在低溫下可能無法發(fā)揮其全部功效，導致瀝青的低溫性能不如高溫性能改善顯著。

3.3 溫拌劑對水穩(wěn)定性的影響

溫拌劑對瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）改善瀝青黏附性

溫拌劑能夠提高瀝青與集料之間的黏附性，減少水對黏附界面的侵蝕，從而提高混合料的水穩(wěn)定性。

（2）降低拌和溫度

較低的拌和溫度可以減少瀝青的老化程度，使得瀝青保持更好的黏性和韌性，從而增強混合料的抗水損害能力。

（3）增強結構致密性

溫拌劑的加入能夠提高瀝青混合料的致密性，減少其內(nèi)部孔隙率，使得水難以滲入和破壞混合料的結構。

3.4 綜合因素分析

綜合以上分析，溫拌劑對瀝青混合料路用性能的影響因素包括其對瀝青流變性質的改性作用、對混合料結構的改善、對施工工藝的優(yōu)化，以及對瀝青與集料黏附性的提升。根據(jù)上述試驗數(shù)據(jù)分析，推薦溫拌劑的最佳摻量范圍為3%～4%，在此范圍內(nèi)，瀝青混合料的高溫性能和水穩(wěn)定性得到顯著提升，同時對低溫性能的影響較小，能夠滿足實際路用要求。

4 結論

該文通過系統(tǒng)性試驗，探討了溫拌劑對瀝青混合料的高溫性能、低溫性能及水穩(wěn)定性的影響，得出以下結論：

（1）溫拌劑降低了瀝青混合料的拌和溫度和壓實溫度，減少了瀝青的老化程度和施工過程中的能耗，具有明顯的節(jié)能減排效果。

（2）溫拌劑的加入提高了瀝青混合料的高溫性能和水穩(wěn)定性，但對低溫性能的影響較小。

（3）綜合各項性能指標，推薦溫拌劑的最佳摻量范圍為3%～4%。

參考文獻

[1]關宏信，楊宇軒，曾勇，等.基于壓實性和抗剪性能的AC-16瀝青混合料級配優(yōu)化研究[J].長沙理工大學學報（自然科學版）， 2022（1）：12-19.

[2]吳欣.溫拌再生SBS改性瀝青混合料性能研究[D].廣州：華南理工大學， 2019.

[3]張傳岳.南京繞城公路SMA-13瀝青混合料的設計與施工[J].現(xiàn)代交通技術， 2008（S2）：6-10.

[4]解先榮，顧鐵，胡偉.SMA路面在無錫312國道擴建工程中的應用實踐[J].交通標準化， 2006（5）：156-159.

收稿日期：2024-07-23

作者簡介：孫雨雨（1993—），女，本科，試驗檢測師，研究方向：瀝青混合料檢測。