溫拌瀝青混合料高溫及水穩(wěn)定性能

吳國(guó)賢

(廣東省建筑工程機(jī)械施工有限公司,廣州 510500)

通常將施工溫度介于熱拌和冷拌之間，但性能接近熱拌瀝青混合料之間的路面材料稱為溫拌瀝青混合料。現(xiàn)行的溫拌瀝青混合料制備方法有Aspha-Min法（瀝青礦物法）、WAM-Foam法（又稱泡沫法）、添加Sasobit等有機(jī)降粘劑的有機(jī)降粘法、表面活性技術(shù)的Evothem溫拌法。在上述幾種溫拌技術(shù)中，表面活性技術(shù)的Evothem法的效果最佳，降溫效果最好，對(duì)于混合料設(shè)計(jì)、生產(chǎn)施工等環(huán)節(jié)的影響最弱，因此工程應(yīng)用廣泛。本文采用Evothem法，成型瀝青混合料試件AC-13C，進(jìn)行馬歇爾、車轍、凍融等室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)其高溫穩(wěn)定性及抗水損害性能進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。

1 原材料

溫拌瀝青采用茂名70號(hào)瀝青，溫拌劑用DAT溫拌劑（美德維實(shí)維克出產(chǎn)），摻量為10%，熱拌瀝青混合料也采用茂名AH-70作為膠結(jié)料。集料采用石灰石，礦粉則是由優(yōu)質(zhì)的石灰石磨成。瀝青及集料和礦粉都符合公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTGF40-2004)的相關(guān)規(guī)定。

2 級(jí)配設(shè)計(jì)

采用法的溫拌瀝青混合料(WMA)及普通熱拌瀝青混合料(HMA)均采用公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范(JTGF40-2004)推薦的級(jí)配，礦粉用量為3%，見(jiàn)下表所示。

AC-13C級(jí)配組成

最佳油石比采用馬歇爾試驗(yàn)法確定，溫拌瀝青混合料的最佳油石比為4.7%、熱拌瀝青混合料的為4.3%，WMA拌合溫度為130℃，而HMA的則為160℃。

3 性能試驗(yàn)

3.1 馬歇爾試驗(yàn)

馬歇爾試驗(yàn)是以測(cè)定穩(wěn)定度、流值、馬歇爾模數(shù)等指標(biāo)，成型標(biāo)準(zhǔn)試件后，在規(guī)定溫度及規(guī)定加載速率下，試件在馬歇爾試驗(yàn)儀中出現(xiàn)的最大破壞值，流值反映的則是最大破壞荷載時(shí)的最大垂直變形值。

按公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E20-2011）規(guī)定成型馬歇爾試件，并進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為60℃，試驗(yàn)結(jié)果：AC-13C(HMA)：空隙率4.2%、礦料間隙率14.2%、瀝青飽和度68.3%、穩(wěn)定度8.6kN、流值30.2（0.1mm）；AC-13C(WMA)：空隙率4.6%、礦料間隙率14.3%、瀝青飽和度72.5%、穩(wěn)定度7.1kN、流值48.5（0.1mm）。

由以上數(shù)據(jù)可知，在相同級(jí)配設(shè)計(jì)的情況下，Evothem法的溫拌瀝青混合料在強(qiáng)度指標(biāo)方面稍差于熱拌瀝青混合料，但其他指標(biāo)也能滿足規(guī)范的要求，流值較大，且就空隙率而言，WMA也比HMA要大，這是因?yàn)樵谙嗖?0℃的條件下，WMA的壓實(shí)度明顯差于HMA，另外最佳油石比要高出將近0.4%。即使如此，溫拌瀝青混合料的指標(biāo)均符合規(guī)范要求。

3.2 車轍及凍融劈裂試驗(yàn)

按規(guī)范成型車轍板試件，試驗(yàn)輪為橡膠制實(shí)心輪,外徑20cm，輪寬5cm，輪間接觸壓強(qiáng)為0.7MPa，試驗(yàn)溫度為60℃，碾壓速度42次/min。凍融劈裂試驗(yàn)則是取兩組試件，凍融和非凍融試件，凍融組的試件，先放入水中，抽真空15min，打開(kāi)閥門后，在水中養(yǎng)生30min，裝入塑料袋后加10mL水，放入低溫（-18℃）的水浴中放置16h,冰凍后撤去塑料袋，立即放入溫度為60℃的水浴中放置24h后，將凍融與未凍融試件放置25℃的恒溫水槽中保溫不少于2h后，取出后即進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，加載速率為50mm/min。車轍及凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果:AC-13C (HMA)：動(dòng)穩(wěn)定度3751次/mm，；AC-13C(WMA)：動(dòng)穩(wěn)定度2352次/mm，殘留強(qiáng)度比80.7%。

由以上數(shù)據(jù)分析可知，就動(dòng)穩(wěn)定度而言，在相同級(jí)配情況下，溫拌瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度值稍差于熱拌瀝青混合料，但依然符合規(guī)范的要求，溫拌瀝青混合料的強(qiáng)度由于壓實(shí)度不夠的問(wèn)題在強(qiáng)度方面表現(xiàn)略遜于熱拌瀝青混合料，從劈裂的殘留強(qiáng)度比可知，溫拌瀝青混合料的殘留強(qiáng)度比要小于熱拌瀝青混合料，數(shù)據(jù)表明溫拌瀝青混合料的水穩(wěn)定性方面也不如熱拌瀝青混合料，但依然勉強(qiáng)符合規(guī)范的相關(guān)要求。

結(jié)合馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)可知，Evothem法的溫拌瀝青混合料由于在較低溫度下成型，壓實(shí)度不足，因此馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度、殘留強(qiáng)度比等指標(biāo)均差于熱拌瀝青混合料，但仍符合規(guī)范要求，從經(jīng)濟(jì)效果看，施工溫度降低30℃，可以節(jié)省大量的能源及燃料。

4 結(jié)論

通過(guò)成型試件，按公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（JTG E20-2011）規(guī)定進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：

Evothem法的溫拌瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性及水穩(wěn)定性等性能指標(biāo)均差于熱拌瀝青混合料，但仍符合規(guī)范要求，從經(jīng)濟(jì)效果看，施工溫度降低30℃，可以節(jié)省大量的能源及燃料，可以預(yù)見(jiàn)，Evothem法的溫拌瀝青混合料在國(guó)內(nèi)工程中應(yīng)用廣泛。

[1] 馬衛(wèi)民,曹亞?wèn)|,嚴(yán)軍等.Evothem溫拌瀝青混合料技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用[J].公路交通科技,2006(09):79～81.

[2]陳興寶,張克戩,周龍等.瀝青混合料組成設(shè)計(jì)與馬歇爾試驗(yàn)[J].森林工程,2002(01):25-27.