表面活性劑法和泡沫瀝青法溫拌瀝青混合料性能對比研究

1.遼寧省交通廳公路管理局 遼寧沈陽 110005；2.遼寧仁泰交通科技有限公司 遼寧沈陽 110000

摘要：隨著社會對環境問題以及綠色低碳建設的關注程度日益提高，溫拌瀝青混合料因其具備有效減少熱拌瀝青混合料在拌和、運輸、攤鋪等過程中有害氣體排放，降低能源消耗的優勢被廣泛使用，本文詳細介紹了幾種溫拌技術類型，并采用主流的表面活性劑法和泡沫瀝青進行配合比設計，與普通熱拌瀝青混合料進行對比，評價了兩種溫拌方式的使用效果和路用性能。

關鍵詞：溫拌；表面活性劑；泡沫瀝青

1 概述

溫拌瀝青混合料（WMA）是通過采取一定的技術方法，降低瀝青的粘度，使施工拌和溫度介于熱拌瀝青混合料（150℃～180℃）和冷拌瀝青混合料（常溫）（10℃～40℃）之間，其路用性能能夠達到（或接近）熱拌瀝青混合料的新型瀝青混合料。溫拌技術降低燃料消耗，有效減少膠結料老化并降低有害氣體的排放，對施工人員身體的傷害小，符合我國當下建設“資源節約型，環境友好型”社會的要求，越來越得到國家的重視和行業的認可。

2 溫拌瀝青技術類型

通過十余年的發展，瀝青混合料的溫拌技術已多達十幾種，在國內能夠購買到的溫拌產品多達數十種，但是根據降溫機理，可以將國內外溫拌瀝青技術分為四類：第一類是瀝青礦物法技術，第二類是有機添加劑技術，第三類是表面活性技術，第四類是瀝青發泡技術。

2.1瀝青-礦物法

瀝青-礦物法主要是采用合成沸石在瀝青混合料拌和過程中將這種粉末狀材料加入進去，從而在結合料中產生泡沫作用，水分就隨著時間的延長從沸石中慢慢釋放出來，產生連續的發泡反應。典型代表為德國Eurovia Services GmbH公司生產的Aspha-Min。

2.2有機添加劑技術

該類技術是將低熔點的有機添加劑添加到瀝青或者瀝青混合料中，從物理化學角度來改變瀝青的粘溫曲線來實現溫拌的目的。這些化學添加劑的熔點通常較基質瀝青的最低黏性流動溫度要高，當溫度高于添加劑的熔點時，瀝青混合料的粘度就會降低，混合料的拌和溫度降低。目前成功應用的化學添加劑有兩類，分別為合成蠟和低分子量酯類化合物。

2.3表面活性技術

該類技術是國內目前兩大主流溫拌技術之一，此類技術由瀝青、水和表面活性劑的共同作用。混合料拌和的過程中，在混合料的內部形成穩定的具有潤滑作用的水膜結構，這種結構可以使混合料的粘度降低。水膜結構在壓路機的作用下，水分在水膜結構遭到破壞后排除，表面活性劑轉移到瀝青與石料的上面，可以起到抗剝落的作用。

2.4瀝青發泡技術

該類技術平臺是采用少量水加入瀝青中，或通過機械發泡裝置，或使用親水材料、或潮濕的集料等。當水分散在瀝青中并變成水蒸氣（與熱瀝青接觸）時，會導致瀝青體積的迅速膨脹，從而降低瀝青的粘度實現溫拌的目的。

3 溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料對比試驗分析

3.1 配合比設計

試驗采用目標空隙率（4%，體積分數）為控制指標，級配類型采用AC-13，粗集料取自遼陽小屯產的石灰巖，細集料取自遼陽小屯的石灰巖加工而成的機制砂，基質瀝青為遼河90號道路石油瀝青，對瀝青和集料的各項技術指標檢測均符合規范要求。

基于表面活性劑法溫拌瀝青混合料配合比設計與熱拌瀝青混合料相同，在確保粗集料、細集料瀝青等原材料與級配相同的前提下，在混合料拌和階段，加入表面活性劑，拌制出溫拌瀝青混合料，設定不同的出料溫度，成型試件，計算空隙率，以目標空隙率為標準，合理確定成型溫度，以此拌制溫拌瀝青混合料，進行馬歇爾試驗和性能驗證試驗。表面活性劑采用美德維實偉克公司生產的Evotherm DAT（下文中簡稱Evotherm DAT）。Evotherm DAT是黃綠色液體，沸點約為100℃，25℃密度1.03g/cm3。配制濃縮液的固化物（乳化劑）含量不低于7%，PH值一般以2.5～4為宜。根據使用場合不同摻加比例有所不同。一般拌和站摻加比例為添加劑：瀝青=5：95，室內試驗摻加比例為添加劑：瀝青=10：90。

基于泡沫瀝青法溫拌瀝青混合料配合比設計與熱拌瀝青混合料相同，在確保粗集料、細集料瀝青等原材料與級配相同的前提下，在混合料拌和階段，由維特根設備在最佳發泡條件下生產的泡沫瀝青，拌制出溫拌瀝青混合料，設定不同的出料溫度，成型試件，計算空隙率，以目標空隙率為標準，合理確定成型溫度，以此拌制溫拌瀝青混合料，進行馬歇爾試驗和性能驗證試驗，根據《公路瀝青路面再生技術規范》（JTG41-2008）中規定，泡沫瀝青技術的膨脹率不小于10倍，半衰期不小于8s。

3.2試驗結果

表1 不同成型溫度下熱拌和溫拌混合料空隙率

指標級配類型溫拌類型成型溫度（℃）

100110120130140150

空隙率（%）AC-13無5.785.274.544.073.823.78

DAT4.664.083.923.733.613.54

泡沫瀝青5.174.424.073.853.723.65

由表1可知，瀝青混合料的空隙率隨溫度的升高而降低，取空隙率為4%為目標空隙率得到四種瀝青混合料的最佳成型溫度。

通過比較，熱拌瀝青混合料成型溫度最高，通過表面活性劑法和泡沫瀝青實現溫拌后成型溫度降低，表面活性劑法的降溫效果較好。

在成型溫度下進行馬歇爾體積指標與混合料性能測定，結果見表2、3。

表2 熱拌和溫拌瀝青混合料體積指標

項目瀝青

用量（%）成型溫度

（℃）溫拌

類型技術指標

VV

（%）VMA

（%）VFA

（%）穩定度

（kN）流值

（mm）

AC-134.6137無3.9714.5272.6510.873.86

117DAT4.0314.5772.3411.323.75

122泡沫

瀝青4.0414.5872.2910.743.91

設計要求3～5>1465～75>82～5

由表2可知，在最佳成型溫度下測定馬歇爾體積指標，均滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）中技術要求。

表3 熱拌和溫拌瀝青混合料路用性能試驗結果

級配方式溫拌類型檢驗項目實測值技術要求

AC-13無車轍試驗動穩定度（次/mm）1368≥800

低溫彎曲破壞應變（me）2654≥2300

凍融劈裂試驗殘留強度比（%）89.9≥75

DAT車轍試驗動穩定度（次/mm）1478≥800

低溫彎曲破壞應變（me）2597≥2300

凍融劈裂試驗殘留強度比（%）91.2≥75

泡沫瀝青車轍試驗動穩定度（次/mm）1337≥800

低溫彎曲破壞應變（me）2624≥2300

凍融劈裂試驗殘留強度比（%）89.1≥75

由表3可知，在AC-13級配下，同比三種90號基質瀝青混合料，高溫穩定性低溫抗裂性和水穩定性驗證性試驗的指標值相差不大，且均能滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）中的技術要求。

4 結論

1.在相同成型溫度下，溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的空隙率大小對比：表面活性劑法<泡沫瀝青法<熱拌法，說明表面活性劑法溫拌瀝青混合料空隙率較小，壓實性提高，具有更好的的路用性能。

2.達到相同空隙率時，溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的成型溫度大小對比：表面活性劑法<泡沫瀝青法<熱拌法。表明表面活性劑法的降溫效果更好，在相對較低溫度下可以進行施工，不僅減緩瀝青的老化，又可以降低污染、節約能源，同時可延長施工工期。

3.溫拌料和熱拌料的路用性能對比試驗結果顯示：溫拌瀝青混合料的高溫抗車轍性能和水穩定性能較熱拌瀝青混合料較好，低溫抗裂性能較差些，但仍滿足規范要求。

參考文獻：

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