SBS泡沫溫拌瀝青混合料路用性能研究

徐曉和，李壽偉，鄒曉勇(金華市公路管理局)

SBS泡沫溫拌瀝青混合料路用性能研究

徐曉和，李壽偉，鄒曉勇
(金華市公路管理局)

摘要:泡沫瀝青溫拌技術(shù)是近幾年興起的一項(xiàng)新的溫拌技術(shù)，它能在不添加任何化學(xué)添加劑條件下有效的降低施工溫度，是真正意義上綠色的節(jié)能減排技術(shù)。研究通過對(duì)SBS泡沫瀝青Sup－20混合料的各項(xiàng)路用性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，包括高溫性能、低溫性能和抗水損害性能，并與熱拌瀝青混合料性能進(jìn)行對(duì)比分析。研究結(jié)果表明泡沫瀝青溫拌技術(shù)能夠在一定程度上提高Sup－20型混合料的高溫性能，而對(duì)混合料的低溫性能和抗水損害性能不利，但試驗(yàn)結(jié)果滿足規(guī)范要求。

關(guān)鍵詞:泡沫瀝青; SBS改性瀝青;路用性能

中圖分類號(hào):U416. 2

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:??: C

文章編號(hào):??:1008－3383(2015)01－0007－03

收稿日期:2014－05－20

0　引言

目前，生存的危機(jī)迫使人們不得不直面經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的環(huán)境惡化與能源耗竭等一系列問題，節(jié)能減排已成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，世界已步入“低碳時(shí)代”。

溫拌瀝青路面技術(shù)是一門新興的筑路技術(shù)。目前，國(guó)際上實(shí)現(xiàn)溫拌的技術(shù)很多，概括起來可分為三大類:泡沫溫拌類、有機(jī)添加劑類、化學(xué)添加劑類。溫拌瀝青路面和傳統(tǒng)的熱拌瀝青路面相比性能相當(dāng)，卻可以降低施工溫度20～50℃，節(jié)約能源30%，同時(shí)大幅度減少CO2、SO2、NOX等氣體的排放。在能源日趨緊張，對(duì)減排要求越來越高的“低碳時(shí)代”，溫拌技術(shù)在瀝青路面建設(shè)中得到了越來越多的應(yīng)用。

泡沫溫拌瀝青技術(shù)是將一定比例的水與熱瀝青同步加入到發(fā)泡裝置內(nèi)，冷水遇熱瀝青急劇汽化，體積迅速膨脹，生成泡沫瀝青。泡沫瀝青的粘度大大降低，和易性增強(qiáng)，使得泡沫瀝青混合料可以在比常規(guī)熱拌瀝青混合料低20～30℃的情況下拌合與施工，從而降低了瀝青膠結(jié)料在混合料生產(chǎn)及施工中的老化，延長(zhǎng)了瀝青路面的壽命。目前在美國(guó)佐治亞等幾個(gè)州的溫拌項(xiàng)目中75%以上采用了泡沫溫拌技術(shù)。和熱拌瀝青混合料相比，泡沫溫拌瀝青混合料具有出色的降溫效果，采用泡沫溫拌可使混合料的施工溫度比常規(guī)熱拌混合料降低30～50℃，集料上的瀝青裹覆更均勻，混合料的工作和易性更好，成品路面壓實(shí)度的離散性更小。

溫拌技術(shù)在美國(guó)得到前所未有的快速發(fā)展，特別是直接添加水的泡沫類溫拌技術(shù)，目前美國(guó)已有超過50%的州使用瀝青溫拌技術(shù)，部分州允許用溫拌瀝青代替熱拌瀝青。目前國(guó)內(nèi)對(duì)泡沫溫拌瀝青的研究較少，相關(guān)研究只處于起步階段。

通過對(duì)SBS泡沫瀝青Sup－20混合料的各項(xiàng)路用性能進(jìn)行試驗(yàn)研究，包括高溫性能、低溫性能和抗水損害性能，并與熱拌瀝青混合料性能進(jìn)行對(duì)比分析，探究SBS改性瀝青發(fā)泡后混合料各項(xiàng)路用性能的改變狀況，為泡沫瀝青溫拌技術(shù)的推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1　試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

1．1試驗(yàn)材料

(1)瀝青。

研究采用SBS改性瀝青以及發(fā)泡后的SBS改性瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)如表1所示。

表1　SBS改性瀝青及發(fā)泡瀝青試驗(yàn)結(jié)果

(2)集料。

本次試驗(yàn)所用石灰?guī)r集料來源于鎮(zhèn)江船山，玄武巖來源于安徽來安，礦粉來自于淮安。各檔集料篩分結(jié)果如表2所示，密度測(cè)試結(jié)果如表3所示。

表2　集料篩分結(jié)果

表3　集料密度試驗(yàn)結(jié)果

(3)泡沫瀝青室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備。

室內(nèi)發(fā)泡試驗(yàn)采用德國(guó)維特根WLB10發(fā)泡試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)時(shí)可以通過瀝青加熱桶有效的對(duì)瀝青進(jìn)行控溫，保證瀝青發(fā)泡時(shí)的溫度。通過水流量計(jì)對(duì)發(fā)泡用水量進(jìn)行精確的控制，水流量計(jì)的精確度可以達(dá)到正常發(fā)泡瀝青用量的0．5%。

(4)泡沫瀝青室內(nèi)制備參數(shù)。

研究所用的泡沫瀝青制備參數(shù)如表4所示。

表4　泡沫瀝青室內(nèi)制備參數(shù)

1．2試驗(yàn)方法

對(duì)泡沫瀝青混合料的路用性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，包括高溫性能、低溫性能以及抗水損害性能，各項(xiàng)性能的試驗(yàn)方法如下所示。

(1)高溫性能:車轍試驗(yàn)。

(2)低溫性能:小梁彎曲試驗(yàn)。

(3)抗水損害性能:浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(yàn)(T283試驗(yàn))。

2　瀝青混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

SBS改性瀝青Sup20混合料的級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果如表5、圖1和表6所示。

表5　Sup－20設(shè)計(jì)級(jí)配

圖1　Sup－20設(shè)計(jì)級(jí)配曲線圖

表6　各檔料所用比例以及油石比

3　泡沫溫拌瀝青Sup－20　混合料路用性能研究

研究主要對(duì)未發(fā)泡和發(fā)泡過的SBS改性瀝青混合料的路用性能進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析，研究?jī)?nèi)容包括混合料的高溫性能、低溫性能和抗水損害性能。未發(fā)泡的SBS改性瀝青混合料的試件成型溫度是160℃，泡沫溫拌瀝青混合料的試件成型溫度是140℃。

3．1泡沫溫拌瀝青混合料高溫性能研究

試驗(yàn)分別對(duì)未發(fā)泡的SBS改性混合料和泡沫瀝青混合料在160℃和140℃下進(jìn)行試件成型，并分別進(jìn)行高溫(60℃)車轍試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7　車轍試驗(yàn)結(jié)果

由表7試驗(yàn)結(jié)果可知，SBS改性瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度滿足規(guī)范要求，且與泡沫瀝青混合料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比可知，SBS泡沫瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度總體上大于SBS改性瀝青混合料，所以SBS改性瀝青發(fā)泡以后混合料的高溫性能有一定程度上提高，但提高幅度不是很大。

3．2泡沫溫拌瀝青混合料低溫性能研究

研究分別對(duì)未發(fā)泡的SBS改性混合料和泡沫瀝青混合料進(jìn)行小梁彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

表8　小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

由表7小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果可知，SBS改性瀝青混合料的試驗(yàn)結(jié)果滿足規(guī)范要求，且與泡沫瀝青混合料試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比可知，SBS改性瀝青發(fā)泡后混合料的抗彎拉強(qiáng)度、勁度模量和破壞應(yīng)變都有所下降，但下降的幅度不大，且泡沫溫拌瀝青混合料的低溫抗裂性能仍滿足規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

3．3泡沫溫拌瀝青混合料抗水損害性能研究

研究分別對(duì)未發(fā)泡的SBS改性混合料和泡沫瀝青混合料抗水損害性能進(jìn)行試驗(yàn)分析，試驗(yàn)選擇浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(yàn)(ASSHTO－T283試驗(yàn))，試驗(yàn)結(jié)果如表9和表10所示。

由浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)(T283試驗(yàn))結(jié)果分析可知，SBS改性瀝青混合料的抗水損害性能滿足規(guī)范要求，且與泡沫瀝青混合料的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比可知，SBS改性瀝青發(fā)泡后，混合料的抗水損害性能略有降低，但試驗(yàn)結(jié)果均可滿足規(guī)范要求。

表9　浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

表10　T283試驗(yàn)結(jié)果

4　結(jié)論

通過大量室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)比分析了SBS改性瀝青Sup－20型混合料和SBS泡沫溫拌瀝青Sup－20型混合料的高溫性能、低溫性能和抗水損害性能，所得結(jié)論如下:

(1)泡沫溫拌技術(shù)可在一定程度上提高SBS改性瀝青Sup－20瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，與熱拌混合料相比，其提高幅度在5%左右。

(2)泡沫溫拌技術(shù)會(huì)使SBS改性瀝青Sup－20瀝青混合料的低溫抗裂性能略有降低，但試驗(yàn)結(jié)果仍可滿足國(guó)家規(guī)范要求。

(3)泡沫溫拌技術(shù)會(huì)略微降低SBS改性瀝青Sup－20瀝青混合料的抗水損害性能，但試驗(yàn)結(jié)果仍可滿足國(guó)家規(guī)范要求。

(4)泡沫溫拌技術(shù)能夠有效的降低瀝青混合料的施工溫度，且對(duì)混合料性能的影響不大，能夠很好的滿足路用性能要求。

參考文獻(xiàn):

［1］孫大權(quán)，王錫通，湯士良，等．環(huán)境友好型溫拌瀝青混合料制備技術(shù)研究進(jìn)展［J］．石油瀝青，2007，21(4) : 54－57．

［2］秦永春，黃頌昌，徐劍，等．溫拌瀝青混合料節(jié)能減排效果的測(cè)試與分析［J］．公路交通科技，2009，26(8) : 33－37．

［3］劉至飛，吳少鵬，陳美祝，等．溫拌瀝青混合料現(xiàn)狀及存在的問題［J］．武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31(4) :170－173．