溫拌瀝青混合料的可壓實性及路用性能研究

趙 普，高云龍，李 明

（1.深圳海川新材料科技股份有限公司，廣東 深圳518040；2.深圳市海川實業股份有限公司，廣東 深圳518040）

溫拌瀝青混合料的可壓實性及路用性能研究

趙 普1,2，高云龍1，李 明1

（1.深圳海川新材料科技股份有限公司，廣東 深圳518040；2.深圳市海川實業股份有限公司，廣東 深圳518040）

通過馬歇爾試驗，研究了溫拌劑對瀝青混合料壓實效果的影響。研究表明：在達到相同的壓實效果前提下，溫拌瀝青混合料能夠顯著降低瀝青與石料拌合溫度及成型溫度，降溫幅度約25℃度左右；采用短期烘箱養生老化對2 h與4 h短期養生進行研究；并與普通熱拌瀝青混合料相比，對其瀝青混合料的路用性能進行評價。不僅攤鋪溫度、拌合溫度可降低25℃左右，同時還具有與普通熱拌瀝青混合料相同甚至更好的路用性能。

溫拌瀝青混合料；壓實效果；短期烘箱養生；路用性能

0 引言

溫拌瀝青屬于低碳環保技術[1]，能夠有效地降低瀝青與石料的拌合溫度，減少CO2及有害氣體的排放，降低燃油消耗，達到節能減排的效果。

現有的溫拌技術[2-4]主要分為：（1）有機降粘型溫拌技術，使用有機降粘劑，降低熱瀝青拌和時的粘度，以蠟或蠟狀物為主；（2）發泡瀝青降粘溫拌技術，通過水或有機發泡劑發泡瀝青來降低瀝青的粘度；（3）基于表面活性的溫拌技術，利用表面活性劑改善瀝青與礦料界面實現溫拌目的。

該項試驗研究的有機復合溫拌瀝青混合料是采用有機降黏溫拌技術，通過有機復合改性劑有效地降低瀝青拌合的黏度，在降低溫度的同時達到較好的壓實效果，此外還對有機復合改性瀝青混合料的路用性能進行評價。

1 試驗方案

1.1 原材料

基質瀝青采用重交埃索70號石油瀝青，瀝青膠結料的技術指標見表1所列，采用的集料為廣東產輝綠巖，材料性質見表2所列。原材料的技術指標滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）、《公路工程集料試驗規程》（JTG E42-2005）相關要求。

溫拌劑采用自制的溫拌改性劑，主要成分為：由酰胺類化合物與表面活性劑復合而成，溫拌劑的熔點為100℃，其中溫拌劑的添加量為瀝青的3%。

表1 瀝青技術指標試驗結果一覽表

表2 集料的技術指標一覽表

1.2 瀝青混合料級配設計

該項試驗研究采用設計級配為AC-13型。AC-13型配合比與AC-13型級配曲線圖見表3所列和圖1所示。

表3 礦料混合料組成配合比一覽表

圖1 AC-13型合成級配曲線圖

1.3 最佳瀝青用量確定

該項試驗研究針對溫拌瀝青混合料及熱拌瀝青混合料分別確定最佳瀝青用量,確定最佳瀝青用量主要通過有馬歇爾穩定度、流值、空隙率和瀝青飽和度進行控制。按照規范要求，經試驗得出熱拌瀝青混合料的最佳瀝青用量為4.3%，溫拌瀝青混合料的最佳瀝青用量為4.4%。

1.4 溫拌瀝青混合料拌合工藝

該項試驗研究采用干拌拌合工藝，即：集料加入拌合鍋，再加入瀝青，把溫拌劑均勻撒在瀝青的表面拌合120～150 s，加入礦粉拌合90 s，出鍋成型。

2 溫拌瀝青混合料降溫效果評價

該項試驗研究通過馬歇爾試驗的各組平均空隙率來評價瀝青混合料的壓實情況。根據與熱拌瀝青混合料對比，以達到熱拌相同的空隙率時確定溫拌瀝青混合料的最佳拌合溫度，評價溫拌瀝青混合料的降溫效果，見表4及表5所列。

表4 瀝青混合料溫度控制一覽表 ℃

表5 瀝青混合料平均空隙率一覽表 %

由上述試驗結果可知，表中組別5在溫度降低25℃時，溫拌瀝青混合料的空隙率與熱拌瀝青混合料的空隙率基本持平，滿足交通部行業標準JT/T 860.6-2016《瀝青混合料添加劑-溫拌劑》[5]中的技術要求。即在達到相同的壓實效果前提下，溫拌瀝青混合料能夠顯著降低瀝青與石料拌合溫度及成型溫度，降溫幅度約25℃度左右。當溫度高于110℃有機復合溫拌劑溶解瀝青中，在瀝青表面形成潤滑薄膜，降低礦料粘結所需的表面能，提高瀝青與礦料的和易性。此外，有機復合溫拌劑中含有大量的-C=O、-OH、-NH基團，它們能與瀝青中的-OH、-NH2等官能團形成氫鍵[6]，而有機復合溫拌劑的非極性長鏈結構伸展在外延，由于非極性結構的相互排斥作用，有機復合溫拌劑的加入對溫拌瀝青中瀝青質或膠質起分散作用，從而可以降低溫拌瀝青的黏度。同時，由于存在胺的成分，有機復合溫拌劑還可以增強瀝青與集料粘附性能，從而可以改善瀝青的流動性能及粘附性能，也可相應地提高了溫拌瀝青的高溫性能。實現在較低的溫度條件下拌合、壓實，也可達到普通熱拌的壓實效果。

3 瀝青混合料的短期老化研究

針對溫拌瀝青混合料進行短期老化研究以模擬溫拌瀝青混合料在施工過程中發生吸收和老化，該項試驗研究采用短期烘箱養生來評價瀝青混合料的短期老化行為。

該項試驗研究選擇溫拌瀝青混合料的壓實溫度為短期烘箱養生溫度，養生時間為2 h和4 h，然后成型馬歇爾測定最大理論密度及相關體積指標，數據見表6所列。

不同養生時間試驗結果見圖2所示。

通過表6及圖2可以得出，溫拌瀝青混合料在短期養生2 h，4 h后最大理論密度都略有增加，但變化不大，空隙率也基本一致，表明在施工時溫拌瀝青混合料經長距離運輸保溫后，溫拌瀝青混合料仍具有較好施工性能。

表6 溫拌瀝青混合料試驗結果一覽表

圖2 不同養生時間試驗結果曲線圖

4 瀝青混合料的路用性能評價

分別對比評價熱拌瀝青混和料與溫拌瀝青混合料的高溫穩定性、水穩定性及低溫抗裂性能。

4.1 高溫穩定性評價

高溫穩定性是瀝青混合料的重要路用性能，它是指瀝青混合料抵抗高溫條件移動荷載反復作用產生變形的能力。按照試驗規程[6]T0719-2000方法對瀝青混合料進行車轍試驗，該項試驗采用60℃車轍試驗用動穩定度DS來評價瀝青混合料的高溫穩定性。試驗結果見表7所列。

由表7可知，有機復合溫拌瀝青混合料較普通熱拌瀝青混合料動穩定度顯著增加，說明有機復合溫拌劑能夠明顯改善瀝青混合料高溫性能。有機復合溫拌劑在降低瀝青高溫粘度，也增加其低溫時粘度，增強瀝青與礦料之間的粘附性，有效提高混合料的抗車轍能力。

4.2 水穩定性評價

該項試驗采用浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗來評價瀝青混合料的水穩定性能。試驗結果見表8所列和圖3所示。

表8 瀝青混合料水穩定性試驗結果一覽表

圖3 瀝青混合料水穩定性對比評價柱狀圖

由表8及圖3分析，有機復合溫拌瀝青混合料較普通熱拌瀝青混合料殘留穩定度及凍融劈裂強度比都有較明顯提高，說明有機復合溫拌劑的加入瀝青混合料水穩定性也有較好的改善作用。

4.3 低溫抗裂評價

按照試驗規程[6]T0728-2000方法對瀝青混合料進行彎曲蠕變試驗，小梁低溫彎曲試驗結果見表9所列。

表9 瀝青混合料小梁低溫彎曲試驗結果一覽表

彎曲破壞應變主要反映了瀝青混合料在低溫下的變形能力，彎曲破壞應變越大，其低溫變形能力越強。從表9可以看出，溫拌瀝青混合料破壞應變略低于熱拌瀝青混合料破壞應變，相差數值很小，故溫拌瀝青混合料的低溫抗裂性能與熱拌瀝青混合料基本持平。

5 結論

通過考察有機復合溫拌劑對瀝青混合料壓實效果及路用性能的影響得出以下結論：

（1）在達到相同的壓實效果前提下，溫拌劑能夠顯著降低瀝青與石料拌合溫度及成型溫度，降溫幅度約25℃。

（2）溫拌瀝青混合料經短期烘箱養生4 h后其混合料各項性能仍較好。

（3）溫拌劑對瀝青混合料的高溫性能及水穩定性能有較明顯的改善作用，且低溫性能與熱拌瀝青混合料基本持平。

[1]徐世法.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.

[2]Audrius Vaitkus et al，Analysis and Evaluation of Possibilities for The Use of Warm Mix Asphalt in Lithuania[J].The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering,2009,（4）:80-86

[3]尚麗娜.有機降粘溫拌瀝青的研究進展[J].石油瀝青,2009,23 (6):6-12.

[4]陳慨，曹毅.溫拌瀝青混合料路用性能研究[J].中外公路,2014, 34(1):290-293.

[5]JT/T 860.6-2016，瀝青混合料添加劑-第6部分:溫拌劑[S].

[6]JTG E20-2011，公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規程[S].

U416.217

A

1009-7716（2017）04-0187-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.04.055

2017-01-17

趙普（1987-），男，河北邯鄲人，碩士研究生，工程師，從事路用材料試驗研究及應用方面的工作。