evotherm溫拌瀝青混合料合理施工溫度淺析

■鄭 凌

(福建船政交通職業學院，福州 350001)

evotherm溫拌瀝青混合料合理施工溫度淺析

■鄭 凌

(福建船政交通職業學院，福州 350001)

本文針對evotherm溫拌瀝青混合料對其配合比設計及合理施工溫度進行基礎性研究，并為溫拌瀝青混合料的合理施工溫度提供一定的參考。

evotherm溫拌瀝青混合料 施工溫度 壓實特性

1 引言

目前，高速公路瀝青路面施工仍以熱拌瀝青技術為主。熱拌瀝青混合料由于在生產和鋪筑的過程中拌合溫度需要達到150℃～180℃，對環境污染重，能耗大，瀝青路面老化較嚴重，并且施工時間較短。溫拌瀝青混合料作為一種新型節能減排瀝青混合料，可以大大降低瀝青路面拌合和施工溫度，因此，有著廣闊的應用前景。

截止到目前為止，世界上存在的溫拌瀝青混合料技術主要有三大類：泡沫瀝青溫拌技術(Foam WMA）、有機降粘劑法 (Wax WMA）、表面活性溫拌技術(Surfactant WMA）。本文所采用的是基于表面活性溫拌技術的evotherm溫拌技術。

2 基于表面活性溫拌技術的溫拌瀝青混合料技術

表面活性型技術路線是采用少量的表面活性添加劑、水與熱瀝青在拌合過程中共同作用，借助拌合的強大分散能力實現彼此交織。表面活性劑富集于殘留微量水喝瀝青的界面，三者共同作用，暫時性在膠結料內部形成較為穩定的結構性水膜。由于水膜潤滑作用不收溫度影響，溫度下降時，水膜潤滑作用能夠很大程度抵消瀝青黏度增大的作用，從而實現溫拌效果。

2.1 evotherm溫拌添加劑

Evotherm采用了化學外加劑和瀝青分散技術。它的化學外加劑包含了乳化劑、提高裹覆能力及混合料和易性、提高粘附力等多種作用的改性劑。這些改性劑分散在含有70%的瀝青的乳狀液中，形成了溫拌瀝青混合料。

拌和時，Evotherm化學表面活性劑和水膜形成獨特的顆粒分散在瀝青液體里面，化學劑的存在，降低了瀝青與水的界面張力，使微量的水分穩定地存在于瀝青中，水膜起到潤滑的作用，從而降低了瀝青的動力粘度，增加了低溫下的和易性。當受到碾壓時，水膜結構受到破壞，此時水膜內部微量的水分排除出去，此時化學添加劑分子向石料與瀝青界面轉移，起到抗剝落劑的效果，另外，瀝青性能不受到任何影響。

2.2 evotherm溫拌瀝青混合料制備

基于對Evotherm溫拌技術工作原理的分析可以知道，在混合料拌和過程中，Evotherm溫拌濃縮液必須首先與瀝青接觸，先在瀝青膠結料內部形成結構性水膜潤滑結構，以此來提高混合料在低溫下的工作性能。因此，通常來說，室內試驗中添加溫拌濃縮液的流程如下：(1）用拌鏟將干拌均勻的石料拉成斜面，露出拌鍋底部，同時將瀝青倒入拌鍋底部；(2）攪拌槳下降，降到正好可以將燒杯探入的位置，將添加劑倒在瀝青面上，盡量避免倒在石料上；(3）繼續下降攪拌槳并開始拌和，后續流程同熱拌瀝青混合料。

3 混合料配合比設計

3.1 原材料

粗集料采用石灰巖，細集料為石灰巖機制砂，填料為石灰巖經磨細得到的礦粉，基質瀝青為70號石油瀝青，經試驗檢查所采用的集料和瀝青均滿足相關技術要求。

3.2 混合料級配組成

溫拌及基質瀝青混合料均采用同一級配。級配類型為AC-13型密級配，關鍵篩孔2.36mm的通過率滿足規范要求。溫拌瀝青混合料的拌合溫度為130℃，基質瀝青混合料的拌合溫度為155℃，混合料級配組成見表1。溫拌劑與瀝青比例采用實驗室標準摻量10∶90。由馬歇爾設計法得到該級配的最佳油石比為5.0。

4 拌合溫度對溫拌瀝青混合料體積參數的影響

根據《公路瀝青路面施工技術規范》(JTG F40-2004）和MEAD WESTVACO投資有限公司上海特殊化學產品應用技術中心頒布的技術手冊 《Evotherm益路TM溫拌工程項目現場實施與應用》，對AC-13級配溫拌瀝青混合料按表2所示的溫度范圍，開展馬歇爾試驗和GTM旋轉壓實試驗；并以體積參數作為控制指標，進而確定溫拌瀝青混合料的合理施工溫度。

表1 混合料級配設計

表2 試驗采用溫度

采用馬歇爾擊實法和GTM旋轉剪切壓實方法，成型試件，并計算成型試件的空隙率等體積參數。試驗結果見表3。

表3 不同溫度下溫拌瀝青混合料試驗結果

根據試驗結果，圖1繪出了70號普通瀝青混合料在不同成型溫度下孔隙率的變化曲線，圖2繪出了不同成型溫度下兩者毛體積相對密度的變化曲線。從圖1和圖2可見，隨著試驗溫度的變化，溫拌瀝青混合料在不同的成型方式下有著相似的變化規律。總的來說，在試驗的溫度區間內，隨著成型溫度的升高，毛體積相對密度呈現逐漸增大，孔隙率呈現出減小的趨勢，且有顯著拐點存在；即便此時提高試驗溫度，不論是試件的孔隙率還是相對密度，其變化也均趨于平緩，呈現出較穩定狀態。從圖1和圖2中可以看出，對于溫拌瀝青混合料，采用馬歇爾擊實法成型時的拐點為115℃，采用GTM法成型時的拐點為105℃。可見，對于溫拌瀝青混合料，使用GTM方法時溫拌瀝青的拌合和成型可采用的溫度范圍大于使用馬歇爾擊實法成型時，說明GTM方法更適用于溫拌瀝青混合料的成型。

圖1 不同成型溫度下孔隙率的變化

圖2 不同成型溫度下毛體積相對密度的變化

結合相關技術規定來看，若為夏季氣溫相對較高區域，則運用于一級公路以及重載高速表面的瀝青混合料，需確保馬歇爾成型試件對應的孔隙率范圍處于4%到6%之間；結合實際經驗、施工成果來看，GTM旋轉成型試件的這一數值需保持在2%到3.5%，選取極限值6%以及3.5%作為標準，對不同膠結料之下，溫拌瀝青混合料在不同方式下的拌合及成型極限溫度進行判斷。結合表4所列的試驗數據可以得出，就溫拌普通瀝青混合料而言，若其成型、拌合的溫度分別達到110℃以及120℃，則此時馬歇爾成型試件已出現超過6%的孔隙率；若上述溫度達到100℃以及110℃時，則此時GTM旋轉剪切成型試件，其空隙率也已超過極限值；就溫拌SBS改性瀝青混合料來說，若上述溫度達到125℃以及135℃時，則此時馬歇爾成型試件已具有超過6%的孔隙率；若達到115℃時，則此時GTM旋轉剪切成型試件，其空隙率也已超過極限值。

5 結論

根據試驗數據，提出溫拌瀝青混合料在馬歇爾成型方式及GTM成型方式下的拌合成型溫度建議，分別如表4和表5所示。

表4 溫拌瀝青混合料在馬歇爾成型方式下的拌合成型溫度建議

表5 溫拌瀝青混合料在GTM成型方式下的拌合成型溫度建議

[1]中華人民共和國交通部.JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術規范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[2]中華人民共和國交通部.JTG E20-2011,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程[S].北京：人民交通出版社，2011.

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[4]王維.瀝青混合料溫拌技術的應用研究[D].東南大學碩士論文,南京,東南大學,2007.

[5]楊小娟,李淑明,史保華.溫拌瀝青混合料的技術與應用分析[J].石油瀝青,2007,21(4）:58-61.