Sasobit溫拌瀝青混合料路用性能研究

陶正文 黃會鋒 劉錫健

(1.江西省交通咨詢公司，江西 南昌 330008；2.贛州高速公路有限責任公司，江西 贛州 341000； 3.江西省尋全高速公路有限責任公司，江西 贛州 341000)

Sasobit溫拌瀝青混合料路用性能研究

陶正文1黃會鋒2劉錫健3

(1.江西省交通咨詢公司，江西 南昌 330008；2.贛州高速公路有限責任公司，江西 贛州 341000； 3.江西省尋全高速公路有限責任公司，江西 贛州 341000)

采用Sasobit溫拌劑制備溫拌瀝青混合料，利用車轍試驗、凍融劈裂試驗、浸水馬歇爾試驗、低溫彎曲試驗及小梁疲勞試驗分別對熱拌瀝青混合料和Sasobit溫拌瀝青混合料高溫性能、水穩定性能、低溫性能和疲勞性能進行評價，研究表明：Sasobit溫拌劑的加入會使得瀝青混合料高溫性能提高，水穩定性基本保持不變，低溫性能和疲勞性能有一定降低。

Sasobit溫拌劑，路用性能，溫拌瀝青混合料

0 引言

根據加工溫度不同，瀝青混合料技術可以分為熱拌瀝青混合料技術、冷拌瀝青混合料技術和溫拌瀝青混合料技術。在我國，瀝青混凝土道路大多采用熱拌技術。該項技術最大的優點就是可以使得瀝青道路具有良好的路用性能，但其存在的缺陷也不容小視，由于加熱溫度過高，需要消耗大量的能源，瀝青會發生嚴重的老化，同時排放有害氣體，對環境造成嚴重的污染，對工作人員健康造成危害。而對于冷拌瀝青混合料，其正好與熱拌瀝青混合料技術相對應，在施工過程中，不需要對材料加熱，可以節約能源，并且施工方便。但其在路用性能方面與熱拌瀝青混合料具有較大差距，應用方面局限性較大，一般用于道路維修養護，或者低等級道路中。如何使得瀝青混凝土在具有良好的路用性能的基礎上，加工過程中溫度降低，對環境污染減少，兼具熱拌技術和冷拌技術兩者眾多優點[1]。在此背景下，經過多年研究，溫拌技術應運而生。溫拌瀝青混合料技術最早出現在歐洲。其主要是采用特定的添加劑或加工工藝，降低瀝青在給定溫度下的粘度，從而使得瀝青混合料可以在低于熱拌技術加工溫度情況下進行施工。目前，溫拌瀝青混合料的拌和溫度一般在120 ℃～140 ℃，攤鋪和碾壓的溫度為110 ℃～120 ℃，與熱拌瀝青混合料相比，降低了30 ℃ 左右，較大程度上減少了能源消耗，同時，其具有熱拌瀝青混合料相當的路用性能和施工和易性[2]。本文采用Sasobit溫拌技術制備相應的溫拌瀝青混合料，并進行高溫、水穩定、低溫及疲勞試驗，將試驗結果與熱拌瀝青混合料技術相對比，以期對Sasobit溫拌技術路用性能方面進行全面評價。

1 試驗材料

本文試驗采用的新材料包括：新集料和新瀝青。新集料分為礦粉、機制砂、5 mm～10 mm和10 mm～16 mm四檔，礦粉和機制砂為石灰巖，5 mm～10 mm和10 mm～16 mm為玄武巖。新瀝青采用的是70號基質瀝青。

1.1 新瀝青性能

研究中采用的瀝青是70號基質瀝青，根據JTG E20-2011 公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程要求，對瀝青的性能進行檢測，其結果如表1所示。

1.2 新集料技術指標

研究中采用的礦粉和0 mm～5 mm為石灰巖，5 mm～10 mm和10 mm～16 mm為玄武巖。按照JTG F42-2005 公路工程集料試驗規程要求，本文測定了每檔材料的級配和密度。其中測定級配使用的是水洗法，測定0 mm～5 mm密度使用的是比重瓶法，測定5 mm～10 mm和10 mm～16 mm密度使用網籃法，試驗結果如表2和表3所示。

表1 瀝青性能

表2 新集料的級配

表3 新集料密度

2 配合比設計

2.1 級配確定

根據規范要求選擇出合適的級配，如表4所示。

表4 合成級配

2.2 油石比確定

在不同油石比下，成型馬歇爾試件，測試各項力學及體積指標，如表5所示。

表5 瀝青混合料力學及體積指標

從表5可以確定最佳油石比為5.4%。

2.3 溫拌瀝青混合料制備

本文在上述瀝青混合料中加入3%的Sasobit溫拌劑，制備Sasobit溫拌瀝青混合料。其中Sasobit產地為德國Sasol-Wax公司。

3 路用性能

3.1 高溫性能

在夏季，路面受到陽光輻射，表面具有較高的溫度。為了保證道路的正常使用性能，就需要對瀝青混合料高溫性能進行評價，以保證其具有足夠的高溫穩定性。本文選用車轍試驗對瀝青混合料高溫性能進行評價。

表6 瀝青混合料高溫試驗結果

從表6可知：與熱拌瀝青混合料動穩定度相比，Sasobit溫拌瀝青混合料動穩定度具有較大提高，其值約為熱拌瀝青混合料動穩定度值的1.4倍。說明Sasobit溫拌瀝青混合料高溫性能比熱拌瀝青混合料好。這主要由于Sasobit溫拌劑獨特的改性機理造成的。在高溫時(>100 ℃)，Sasobit溫拌劑具有較低的粘度，可以和瀝青較好的融合，同時，它們之間發生共晶反應，形成網狀晶格結構，使得瀝青混合料的高溫性能得以提高[3]。

3.2 水穩定性能

在雨天，雨水中的一部分會從瀝青混合料的空隙間進入到結構內部，在車載和溫度荷載反復作用之下，瀝青與礦料就會剝落，結構整體強度下降，產生水損害破壞，進而導致松散、坑槽等現象。為此，需要對瀝青混合料抗水損能力進行評價。本文采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗進行評價。

表7 瀝青混合料水穩定性能試驗結果 %

從表7可知：溫拌瀝青混合料殘留穩定度比值和殘留劈裂強度比值，較熱拌瀝青混合料值變化不大。說明Sasobit溫拌瀝青混合料水穩定性能與熱拌瀝青混合料水穩定性能基本相當。

3.3 低溫性能

當溫度降低時，瀝青混合料結構層會隨之收縮，但是受到基層結構和周邊材料的約束，結構層無法自由收縮，瀝青混合料就會產生應力松弛現象。特別是降溫速率較快時，溫度應力就會超過瀝青混合料自身能夠承受的容許應力值，瀝青混合料就會出現裂縫，產生低溫破壞。為了防止這種現象發生，就需要進行低溫性能測試。本文采用的是低溫彎曲試驗。

表8 瀝青混合料低溫性能試驗結果

從表8可以看出：與熱拌瀝青混合料彎拉應變相比，Sasobit溫拌瀝青混合料彎拉應變具有一定的降低，其值較熱拌瀝青混合料彎拉應變值下降約10%。說明Sasobit溫拌劑的加入對瀝青混合料性能具有不利影響。這主要由于Sasobit溫拌劑與瀝青在高溫時發生化學反應，使得瀝青膠體結構由溶凝膠型向凝膠型轉變，瀝青低溫延度下降，混合料低溫抗裂性能降低。

3.4 疲勞性能

道路長期受到車輛荷載作用，處于應力應變交替變化狀態，使得道路強度不斷下降，當荷載作用累積到一定次數后，道路中的應力就會超出結構本身所能承載的極限值，這時，道路就會產生開裂，發生疲勞破壞。為此，需要對瀝青混合料的長期耐久性能進行研究。本文采用應變控制四點彎曲小梁疲勞試驗，對溫拌瀝青混合料疲勞性能與熱拌瀝青混合料疲勞性能進行對比。

疲勞試驗采用規范規定的標準試驗條件：應變控制三分點加載，溫度為15 ℃，加載頻率為10 Hz偏正弦加載，應變采用400 με，試件大小為380 mm×63.5 mm×50 mm，試驗終止條件為瀝青混合料的勁度模量下降到初始勁度模量的50%[5]。

表9 瀝青混合料疲勞性能試驗結果

從表9可以看出：溫拌瀝青混合料疲勞次數較熱拌瀝青混合料疲勞次數少，說明Sasobit溫拌劑對瀝青混合料的長期耐久性能具有一定的負面影響[6]。這主要由于Sasobit溫拌劑與瀝青形成網狀晶格結構，使得瀝青混合料的勁度模量提高，對于應變控制疲勞試驗，在相同應變作用下，Sasobit溫拌瀝青混合料會受到更大的應力作用，進而導致疲勞壽命下降。

4 結語

通過對Sasobit溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料高溫、低溫、水穩及疲勞等方面路用性能研究可以發現：

由于Sasobit溫拌劑具有獨特的改性機理，可以和瀝青在高溫下發生共晶反應，形成網狀晶格結構，瀝青的膠體結構由溶凝膠型向凝膠型轉變，使得溫拌瀝青混合料高溫性能有了極大提高，低溫性能和疲勞性能有一定程度下降，水穩定性能基本保持不變。

[1] 李街陽,黃 剛,王俐揀.溫拌瀝青混合料技術綜述[J].石油瀝青,2013,27(1):66-70.

[2] 徐世法,彥 彬,季 節,等.高節能低排放型溫拌瀝青混合料的技術現狀與應用前景[J].公路,2005(7):195-198.

[3] 季 節，羅曉輝，徐世法.Sasobit改性瀝青的結構與性能研究[J].中國公路學報，2011,24(5):19-25.

[4] 國 旗，張 勝.瀝青混合料的結構及其特性[J].山西建筑，2014,40(18):118-119.

[5] JTG E20-2011,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].

[6] 楊麗英,譚憶秋,董雨明,等.溫拌再生瀝青混合料的疲勞性能[J].公路交通科技,2012,29(10):7-10.

Study on pavement performance of Sasobit warm asphalt mixture

TAO Zheng-wen1HUANG Hui-feng2LIU Xi-jian3

(1.Jiangxi Traffic Consulting Company， Nanchang 330008, China; 2.Ganzhou Highway Co., Ltd， Ganzhou 341000, China; 3.Jiangxi Xunquan Highway Co., Ltd， Ganzhou 341000, China)

The paper applies Sasobit warm mixing agent to make warm asphalt mixture, evaluates hot asphalt mixture, Sasobit warm asphalt mixture performance, water stability performance and fatigue performance by applying track experiment, freezing experiment, water immersion Marshall experiment, low temperature bending experiment and small beam fatigue experiment. Results show that: adding Sasobit warm mixing agent can improve high temperature performance of asphalt mixture; water stability will not change; low temperature performance and fatigue performance reduces.

Sasobit warm mixing agent, pavement performance, warm asphalt mixture

1009-6825(2014)36-0116-02

2014-10-12

陶正文(1981- )，男，工程師； 黃會鋒(1977- )，男，工程師； 劉錫健(1985- )，男，助理工程師

TU535

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