模擬“熱拌溫鋪”的AC—20溫拌瀝青混合料性能分析

郭平　雷甲　馬慶偉

摘要：為了研究“熱拌溫鋪‘方法的合理性，采用馬歇爾方法成型試件，以孔隙率為設計參數，設計4種不同擊實溫度的方案來進行路用性能比較。結果表明：添加HHXⅡ型溫拌劑可使成型溫度至少降低20 ℃，且其瀝青混合料性能可以達到甚至超過熱拌瀝青混合料的相應性能，進一步驗證了”熱拌溫鋪“施工方法的合理性。

關鍵詞：溫拌瀝青混合料；熱拌溫鋪；AC20；路用性能

中圖分類號：U414.03文獻標志碼：B

Abstract： In order to study the rationality of paving at lower temperature， with void ratio as a parameter， four schemes were designed to carry out the comparison of pavement performance under different compaction temperatures with Marshall specimens. The results indicate that the forming temperature drops by more than 20 ℃ when warm mix agent HHXⅡ is added into the mixture， while the pavement performance reaches or even surpasses hot mix asphalt， which proves the rationality of paving at lower temperature.

Key words： warm mix asphalt mixture； paving at lower temperature； AC20； pavement performance

0引言

桃園大橋位于黃延高速K33+401～K33+831，長430 m，高106 m，橋面單幅寬15 m。由于氣候的影響，正常瀝青面層施工工藝不能保證路面的工程質量，為延長施工時效，確保瀝青路面性能，需采用 “熱拌溫鋪”的施工工藝進行橋面鋪裝層的鋪筑。“熱拌溫鋪”工藝主要通過使用溫拌瀝青延長瀝青混合料容許壓實時間，有效提高路面壓實度，從而保證路面的耐久性[12]。本文采用“熱拌溫鋪”的方法進行溫拌瀝青混合料配合比設計，同時將不同擊實溫度的溫拌瀝青混合料與相同級配、相同油石比的熱拌混合料進行路用性能對比，從而驗證溫拌效果。

1原材料

（1） 粗集料：采用蒲城泉溝石料廠生產的石灰巖碎石，規格為19～26.5 mm、9.5～19 mm、4.75～9.5 mm、2.36～4.75 mm。

（2） 細集料：機制砂由蒲城泉溝9.5～19 mm的石灰巖碎石自行加工生產。

（3） 填料：礦粉采用蒲城泉溝9.5～19 mm的石灰巖碎石自行加工生產。

（4） SBS改性瀝青（ⅠC）：采用韓國“雙龍”牌90#A級道路石油瀝青現場改性加工。

（5） 聚酯纖維：摻量為瀝青混合料質量的02%。

（6） HHXⅡ型溫拌劑：摻量為瀝青用量的07%。

（7） 礦料級配：礦料級配見表1和圖1。

（8） 最佳油石比：配合比設計中以熱拌瀝青混合料的礦料級配和最佳油石比作為溫拌瀝青混合料的礦料級配和最佳油石比。中面層AC20C最佳油石比為4.4%。

2試驗方案及試驗溫度控制

2.1試驗方案

方案一：先采用熱拌方式拌和混合料，隨后在160 ℃烘箱中保溫1 h，并在該溫度下成型試件。

方案二：先采用熱拌方式拌和混合料，隨后在150 ℃烘箱中保溫1 h，并在該溫度下成型試件。

方案三：在瀝青中添加HHXⅡ型溫拌劑，并模擬“熱拌溫鋪”施工方式，采用熱拌方式拌和好混合料后，在150 ℃烘箱中保溫1 h，并在該溫度下成型試件。

方案四：在瀝青中添加HHXⅡ型溫拌劑，并模擬“熱拌溫鋪”施工方式，采用熱拌方式拌和好混合料后，在140 ℃烘箱中保溫1 h，并在該溫度下成型試件。

2.2試驗溫度控制

試驗溫度按表2的要求進行控制。

3室內試驗結果及分析

3.1體積指標試驗結果及分析

馬歇爾體積指標試驗結果見表3。由表3的試驗結果可以看出以下2點。

（1） 如果AC20C混合料不添加任何溫拌劑，在150 ℃溫度下成型的試件的空隙率均最高，說明擊實溫度對空隙率有著至關重要的影響，而溫拌劑的添加可以使混合料在較低的擊實溫度保持適合的空隙率。

（2） 在150 ℃、140 ℃下成型的溫拌混合料的空隙率與擊實溫度為160 ℃的熱拌混合料的空隙率基本相當，馬歇爾穩定度也表現出同一規律，均可滿足此高速路面技術指南要求。

3.2殘留穩定度試驗結果及分析

殘留穩定度試驗結果及對比見表4。由表4的試驗結果可以看出以下2點。

（1） 對于中面層，在不添加溫拌劑且擊實溫度為150 ℃的條件下，殘留穩定度為902%，為4種比較方案中的最低值；150 ℃和140 ℃成型溫度下的溫拌瀝青混合料殘留穩定度分別為959%和951%，均高于擊實溫度為160 ℃和150 ℃的熱拌瀝青混合料，滿足規范和此高速路面技術指南的要求。

（2） 添加溫拌劑不僅不會抑制抗剝落劑發揮作用，還可進一步提高瀝青混合料的水穩性。

3.3凍融劈裂試驗

凍融劈裂試驗的試驗條件比浸水馬歇爾試驗更為苛刻，它能進一步檢驗瀝青混合料經受水損害的能力。凍融劈裂試驗結果及對比見表5。

由表5的試驗結果可以看出以下2點。

（1） 對于中面層，在不添加溫拌劑且擊實溫度為150 ℃的條件下，對應的凍融劈裂強度比為868%，為4種比較方案中的最小值，而150 ℃和140 ℃成型溫度下的溫拌瀝青混合料凍融劈裂強度比分別為96.8%和94.6%，均高于擊實溫度為160 ℃和150 ℃的熱拌瀝青混合料，滿足規范和此高速路面技術指南的要求。

（2） 添加溫拌劑不僅不會抑制抗剝落劑發揮作用，還可進一步提高瀝青混合料的水穩性[3]。

3.4車轍試驗

車轍試驗能夠比較直觀地反映混合料在高溫和車輛荷載反復作用下抵抗永久變形的能力，和實際路面情況比較接近。車轍試驗結果及對比見表6。

由表6的試驗結果可以看出以下幾點。

（1） 對于中面層，4種試驗方案下混合料的動穩定度基本相當，均大于5 000 次·mm-1，能滿足此高速路面技術指南要求。

（2） 溫拌劑對添加了高模量劑的瀝青混合料的動穩定度沒有明顯影響。

3.5溫拌瀝青混合料的低溫抗裂性

瀝青混凝土是一種熱脹冷縮的材料，其溫度收縮系數在25×10-6～40×10-6之間，一次較大幅度的降溫，混合料內部將產生300×10-6～500×10-6的拉應變，導致瀝青面層表面薄弱處首先產生裂縫，因此裂縫是瀝青路面常見的病害之一[45]。低溫彎曲試驗能比較直觀地反映混合料在低溫下抵抗開裂的能力，并且和實際路面情況較為接近[6]。低溫彎曲試驗結果及對比見表7。

由表7的試驗結果可以看出：對于中面層，在不添加溫拌劑且擊實溫度為150 ℃的條件下，對應的破壞應變為2 753×10-6，為4種比較方案中的最低值，且不滿足某高速路面技術指南要求，而150 ℃和140 ℃成型溫度下的溫拌瀝青混合料破壞應變分別為2 930×10-6和2 827×10-6，同擊實溫度為160 ℃的熱拌瀝青混合料（2 998×10-6）相差不大，均滿足規范和此高速路面技術指南的要求。

4結語

通過對熱拌瀝青混合料和溫拌瀝青混合料各項體積指標和路用性能的對比分析，得出以下結論。

（1） 溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的配合比設計方法基本相同，熱拌瀝青混合料的最佳油石比能作為溫拌瀝青混合料的最佳油石比，以空隙率作為設計參數來設計溫拌瀝青混合料。

（2） 添加HHXⅡ型溫拌劑的瀝青混合料性能試驗的結果表明，溫拌瀝青混合料可以達到甚至超過熱拌瀝青混合料的相關性能，滿足規范和施工技術指南的要求。

（3） HHXⅡ型溫拌劑摻量為瀝青用量的07%時，可使瀝青混合料擊實溫度降低20 ℃。因此，使用溫拌混合料可保證低溫環境中的路面壓實度和路用性能，從而可延長路面施工時間，達到“熱拌溫鋪”的效果。

參考文獻：

[1]袁光權，王瑞林，高全明.溫拌瀝青混合料配合比設計研究及性能評價[J].山西建筑，2012，38（12）：126127.

[2]李志偉，賀海，董彪，等.溫拌瀝青混合料施工工藝研究[J].筑路機械與施工機械化，2013，30（6）：5256.

[3]郭平.乳化型溫拌劑研發及其混合料評價體系研究[D].西安：長安大學，2011.

[4]韋佑坡，孫志軍，高林.溫拌瀝青路用性能研究[J].筑路機械與施工機械化，2013，30（5）：5558.

[5]魏建國，王兆侖，付其林.溫拌瀝青混合料施工溫度確定方法[J].長安大學學報：自然科學版，2013，33（6）：1621.

[6]延西利，雍黎明，延夢璐，等.ACMP瀝青溫拌性能的黏溫曲線分析[J].中國公路學報，2015，28（8）：17.

[責任編輯：王玉玲]