溫拌劑對(duì)瀝青混合料路用性能的影響分析

陸立波，何 艷

（1.武漢中央商務(wù)區(qū)投資控股集團(tuán)有限公司，湖北 武漢，430023；2.武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖北 武漢，430023）

溫拌劑對(duì)瀝青混合料路用性能的影響分析

陸立波1，何 艷2

（1.武漢中央商務(wù)區(qū)投資控股集團(tuán)有限公司，湖北 武漢，430023；2.武漢市政工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，湖北 武漢，430023）

為了分析溫拌劑對(duì)瀝青混合料各項(xiàng)性能的影響，采用不同的溫拌劑摻量制備溫拌瀝青混合料，測(cè)試其馬歇爾穩(wěn)定度、高溫性能、低溫性能及水穩(wěn)定性，并結(jié)合溫拌劑摻量與各項(xiàng)性能的關(guān)系曲線，推薦了最佳的溫拌劑摻量。然后采用最佳溫拌劑摻量，對(duì)比分析了溫拌瀝青混合料和基質(zhì)瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料的各項(xiàng)路用性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：溫拌劑在熔點(diǎn)以下的溫域主要起到增粘作用，在熔點(diǎn)以上的溫域主要起到降粘作用，因此可以改善瀝青混合料的施工和易性，提升瀝青混合料的高溫性能、水穩(wěn)定性；由于溫拌劑中蠟成分在低溫時(shí)呈現(xiàn)脆性，因此溫拌瀝青混合料的低溫性能有所降低。

道路工程；瀝青混合料；路用性能；溫拌

0 引言

瀝青路面憑借其修筑、養(yǎng)護(hù)相對(duì)容易，行車舒適等特點(diǎn)在我國(guó)得到大規(guī)模的應(yīng)用，是我國(guó)路面建設(shè)主要的結(jié)構(gòu)形式。但是由于瀝青混合料在施工過(guò)程中的溫度較高，一方面瀝青混合料發(fā)生了不同程度的老化現(xiàn)象，使瀝青混合料的性能衰減，影響了瀝青路面的耐久性；另一方面瀝青混合料在施工過(guò)程中存在較大的能源消耗，并且產(chǎn)生了環(huán)境污染現(xiàn)象。溫拌技術(shù)是緩解瀝青混合料短期老化現(xiàn)象，并且達(dá)到瀝青路面節(jié)能減排的有效手段之一，因此許多國(guó)家相繼開展了溫拌瀝青混合料的研究。

孫大全等[1]介紹了溫拌技術(shù)的發(fā)展歷程，目前國(guó)外已有溫拌技術(shù)的工作原理，溫拌瀝青混合料的制備工藝及降溫幅度等，并開發(fā)了一種自主的基于軟質(zhì)瀝青預(yù)拌、巖瀝青粉末復(fù)配技術(shù)的溫拌瀝青混合料制備方法。王飛等[2]基于熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法，以等體積參數(shù)為設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行溫拌瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)，探討溫拌瀝青混合料的合理施工溫度、溫拌劑摻量、瀝青混合料理論最大密度計(jì)算的修正方法等瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)存在的問(wèn)題。郭平[3]，王茂文[4]，陳慨[5]等研究了溫拌瀝青混合料的各項(xiàng)路用性能，認(rèn)為溫拌劑可以改善瀝青混合料的綜合性能，只是不同類型的溫拌劑對(duì)各項(xiàng)性能的作用效果各有不同。魏建國(guó)[6]，周燕[7]，孫大權(quán)[8]，王素英[9]等針對(duì)溫拌瀝青混合料施工溫度確定方法不一的問(wèn)題，開展了溫拌瀝青混合料拌和壓實(shí)特性研究，分析了溫拌瀝青混合料與基質(zhì)瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料施工溫度的差異，并推薦了溫拌瀝青混合料適宜的拌和溫度和壓實(shí)溫度。程玲[10]，秦永春[11]等針對(duì)溫拌瀝青混合料所具有的節(jié)能減排效果進(jìn)行了分析，并與熱拌瀝青混合料進(jìn)行對(duì)比，認(rèn)為溫拌瀝青混合料的節(jié)能減排效果十分顯著。黃明[12]，孫吉書[13]，楊麗英[14]等針對(duì)溫拌再生瀝青混合料的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，分析了溫拌再生瀝青混合料的高溫性能、低溫性能、水穩(wěn)定性以及抗疲勞性能等，并且認(rèn)為溫拌再生技術(shù)進(jìn)一步提升了瀝青路面的節(jié)能減排效果。

總之，溫拌瀝青混合料技術(shù)是一項(xiàng)綠色環(huán)保節(jié)能的路面技術(shù)，本文首先分析了不同溫拌劑摻量對(duì)瀝青混合料各項(xiàng)性能的影響，推薦了最佳的溫拌劑摻量。然后采用最佳溫拌劑摻量拌制瀝青混合料，并與基質(zhì)瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料各項(xiàng)性能進(jìn)行對(duì)比。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 原材料

瀝青分別采用70#道路石油瀝青和SBS改性瀝青，其主要技術(shù)性質(zhì)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1，各項(xiàng)性能均滿足我國(guó)現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范的要求。溫拌劑采用德國(guó)Schiimann-Sasol公司生產(chǎn)的Sasobit改性劑，其主要技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。粗集料采用3～5 mm、5～10 mm、10～15 mm 的玄武巖，細(xì)集料采用 0～3 mm的石灰?guī)r，填料采用石灰?guī)r質(zhì)礦粉，上述礦料均能滿足我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范的要求。

表1 瀝青主要技術(shù)性質(zhì)

表2 Sasobit主要技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

1.2 瀝青混合料

本文采用AC-13C作為不同類型瀝青混合料各項(xiàng)路用性能對(duì)比分析的研究對(duì)象，礦料級(jí)配為我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范推薦的中值，具體見(jiàn)表3，最佳油石比為4.9%。

表3 采用的AC-13C礦料級(jí)配

1.3 試驗(yàn)方案

（1）采用馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)以及浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)，分別測(cè)試溫拌劑摻量為0、2%、3%、4%時(shí)溫拌瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度、破壞彎拉應(yīng)變以及殘留穩(wěn)定度、強(qiáng)度比。通過(guò)分析不同性能指標(biāo)與溫拌劑摻量關(guān)系曲線的變化趨勢(shì)，推薦最佳的溫拌劑摻量。

（2）采用推薦的溫拌劑摻量，對(duì)比分析溫拌瀝青混合料和基質(zhì)瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料的各項(xiàng)路用性能。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 溫拌劑摻量對(duì)路用性能的影響

2.1.1 溫拌劑摻量對(duì)馬歇爾穩(wěn)定度的影響

不同摻量的溫拌瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 溫拌劑摻量與馬歇爾穩(wěn)定度的關(guān)系

由圖1可知，隨著溫拌劑摻量的增加，瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度不斷增大，以溫拌劑摻量3%為例，在未添加溫拌劑時(shí)，馬歇爾穩(wěn)定度為9.05 kN，當(dāng)溫拌劑摻量為3%時(shí)，馬歇爾穩(wěn)定度增大至11.44 kN，增長(zhǎng)幅度達(dá)到26.4%。通過(guò)觀察溫拌劑摻量與馬歇爾穩(wěn)定度的關(guān)系曲線可知，當(dāng)溫拌劑摻量達(dá)到3%以后，馬歇爾穩(wěn)定度的增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯變緩，表明繼續(xù)增加溫拌劑的摻量對(duì)馬歇爾穩(wěn)定度的改善作用已不再明顯。

在瀝青混合料中添加溫拌劑之后，雖然馬歇爾試件擊實(shí)溫度要低于普通瀝青混合料，但是由于溫拌劑使瀝青在其熔點(diǎn)以上溫域的粘度變小，瀝青混合料的施工和易性得到改善，在相同的擊實(shí)功下更易密實(shí)，再加上溫拌劑在熔點(diǎn)以下溫域的增粘作用，因此溫拌瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度隨溫拌劑摻量的增加而不斷增大。

2.1.2 溫拌劑摻量對(duì)高溫性能的影響

不同摻量的溫拌瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖2。

由圖2可知，隨著溫拌劑摻量的增加，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度亦隨之增大，以溫拌劑摻量3%為例，在未添加溫拌劑時(shí)，動(dòng)穩(wěn)定度為2 521次/mm，當(dāng)溫拌劑摻量為3%時(shí)，動(dòng)穩(wěn)定度增大至5 171次/mm，增長(zhǎng)幅度達(dá)到105.1%，表明溫拌劑對(duì)瀝青混合料高溫性能的改善十分顯著。通過(guò)觀察溫拌劑摻量與動(dòng)穩(wěn)定度的關(guān)系曲線可知，當(dāng)溫拌劑摻量達(dá)到3%以后，繼續(xù)添加溫拌劑對(duì)瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度的提升逐漸趨于平緩。

圖2 溫拌劑摻量與動(dòng)穩(wěn)定度的關(guān)系

Sasobit溫拌劑中含有的蠟成分，在熔點(diǎn)以下的溫域內(nèi)可以通過(guò)結(jié)晶作用在瀝青混合料內(nèi)部形成網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)，增大了瀝青的軟化點(diǎn)和該溫域內(nèi)瀝青的粘度，從而提高了瀝青混合料的抗車轍能力，改善了瀝青混合料的高溫性能。

2.1.3 溫拌劑摻量對(duì)低溫性能的影響

不同摻量的溫拌瀝青混合料破壞彎拉應(yīng)變測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 溫拌劑摻量與破壞彎拉應(yīng)變的關(guān)系

由圖3可知，隨著溫拌劑摻量的增加，瀝青混合料的破壞彎拉應(yīng)變不斷減小，并且呈現(xiàn)先緩后急的變化趨勢(shì)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在溫拌劑摻量3%左右。在未添加溫拌劑時(shí)，破壞彎拉應(yīng)變?yōu)? 853，當(dāng)溫拌劑摻量為3%時(shí)，破壞彎拉應(yīng)變減小至2 679，減小幅度達(dá)到6.1%；當(dāng)溫拌劑摻量為4%時(shí)，破壞彎拉應(yīng)變減小至2 517，減小幅度達(dá)到11.8%，減小趨勢(shì)明顯增快，表明溫拌劑對(duì)瀝青混合料低溫性能有一定程度的負(fù)面影響，這可能與Sasobit溫拌劑中的蠟成分在低溫條件下呈現(xiàn)脆性有關(guān)。

2.1.4 溫拌劑摻量對(duì)水穩(wěn)定性的影響

不同摻量的溫拌瀝青混合料浸水馬歇爾試驗(yàn)殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 溫拌劑摻量與水穩(wěn)定性的關(guān)系

由圖4可知，隨著溫拌劑摻量的增加，瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度和強(qiáng)度比亦隨之增大，以溫拌劑摻量3%為例，在未添加溫拌劑時(shí)，殘留穩(wěn)定度和強(qiáng)度比分別為83.5%和82.5%，，當(dāng)溫拌劑摻量為3%時(shí)，殘留穩(wěn)定度和強(qiáng)度比分別增大至91.7%和86.9%，增長(zhǎng)幅度分別達(dá)到9.8%和5.3%，表明在瀝青混合料中添加溫拌劑對(duì)瀝青混合料的水穩(wěn)定性有一定的改善作用。通過(guò)觀察溫拌劑摻量與水穩(wěn)定性的關(guān)系曲線可知，當(dāng)溫拌劑摻量達(dá)到3%以后，繼續(xù)添加溫拌劑對(duì)瀝青混合料水穩(wěn)定性的提升逐漸趨于平緩。

2.2 不同類型瀝青混合料路用性能對(duì)比

由上述內(nèi)容可知，3%的溫拌劑摻量是溫拌瀝青混合料各項(xiàng)性能指標(biāo)綜合最佳的摻量。本文采用3%溫拌劑摻量拌制瀝青混合料，測(cè)試其馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度、破壞彎拉應(yīng)變及殘留穩(wěn)定度、強(qiáng)度比，并與基質(zhì)瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料進(jìn)行對(duì)比，各項(xiàng)性能的檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 不同類型瀝青混合料路用性能

由表4可知，與基質(zhì)瀝青混合料相比，溫拌瀝青混合料除了低溫性能有所下降之外，其馬歇爾穩(wěn)定度、動(dòng)穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定度及強(qiáng)度比等均有不同程度的提升，表明在瀝青混合料中添加3%的溫拌劑有利于瀝青混合料綜合性能的改善。此外，與SBS改性瀝青混合料相比，溫拌瀝青混合料除了低溫性能與之差異較大之外，其他各項(xiàng)性能均相差不大。

3 結(jié)論

（1）溫拌劑在熔點(diǎn)以下的溫域通過(guò)結(jié)晶作用在瀝青混合料內(nèi)部形成網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)，對(duì)瀝青主要起到增粘作用；在熔點(diǎn)以上的溫域，由于溫拌劑中蠟成分的影響對(duì)瀝青主要起到降粘作用。

（2）溫拌瀝青混合料的馬歇爾穩(wěn)定度、高溫性能以及水穩(wěn)定性的提升主要與溫拌劑的增粘作用有關(guān)。

（3）由于Sasobit溫拌劑含有蠟成分，其在低溫時(shí)具有脆性，因此溫拌劑對(duì)瀝青混合料的低溫性能有一定的負(fù)面影響。

[1]孫大權(quán),孟慶楠,張立文.溫拌瀝青混合料制備技術(shù)研究現(xiàn)狀及新進(jìn)展[J].城市道橋與防洪,2010(3):19-21.

[2]王飛,李立寒.溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)中若干問(wèn)題的試驗(yàn)探究[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào),2010,27(4):22-25.

[3]郭平,祁峰,彌海晨.溫拌瀝青混合料的路用性能[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版,2010(3):10-13.

[4]王茂文,吳超凡,朱沅峰,等.摻Sasobit(R)的改性瀝青與溫拌瀝青混合料路用性能研究[J].公路,2009,34(11):175-179.

[5]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.

[6]魏建國(guó),王兆侖,付其林.溫拌瀝青混合料施工溫度確定方法[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版,2013,33(6):16-21.

[7]周燕,陳拴發(fā),鄭木蓮,等.溫拌瀝青混合料拌合壓實(shí)特性研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2010(1):61-64.

[8]孫大權(quán),王飛,孟慶楠.溫拌瀝青混合料合理施工溫度及壓實(shí)特性的研究[J].城市道橋與防洪,2010(2):127-129.

[9]王素英,于江,張廣泰,等.溫拌瀝青混合料壓實(shí)特性試驗(yàn)研究[J].公路,2013(5):143-147.

[10]程玲,閆國(guó)杰,陳德珍,等.溫拌瀝青混合料攤鋪節(jié)能減排效果的定量化研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2010,4(9):2151-2155.

[11]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.

[12]黃明,王鵬,李彥偉,等.溫拌再生瀝青混合料關(guān)鍵技術(shù)研究與性能評(píng)價(jià)[J].公路,2012(10):162-166.

[13]孫吉書,肖田,楊春風(fēng),等.溫拌再生瀝青混合料的路用性能研究[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版,2011,30(2):250-253.

[14]楊麗英,譚憶秋,董雨明,等.溫拌再生瀝青混合料的疲勞性能[J].公路交通科技,2012,29(10):7-21.

青海省花石峽至久治高速公路——花久高速公路正式建成通車

新青川大通道青海段最后一條連接線、青海省最后一條通州高速公路、西北首條綠色循環(huán)低碳公路——青海省花石峽至久治高速公路（花久公路）正式建成通車。

花久高速公路是交通運(yùn)輸部確定的“八縱八橫”骨架公路網(wǎng)的“八縱”之一，是新疆庫(kù)爾勒經(jīng)青海省通往四川成都的國(guó)家西部區(qū)域經(jīng)濟(jì)大通道的重要組成部分。這條穿越三江源的綠色公路，創(chuàng)下了多項(xiàng)青海省乃至世界之最：雪山一號(hào)隧道是目前世界上已建成海拔最高的公路隧道；西北首條綠色循環(huán)低碳公路；389 km一次性開工建設(shè)；橋隧環(huán)比最高（20%以上）；施工難度最大（平均海拔4 000 m以上，最高海撥4 600 m）、青海省高速公路建設(shè)史上一次性投資最大。

經(jīng)過(guò)4年的艱辛努力,共完成路基土石方3 993萬(wàn)m3、防排水工程863萬(wàn)m3;修建特大橋6座、大橋69座、中小橋149座，總長(zhǎng)度達(dá)38.735 km;開鑿特長(zhǎng)隧道5座、長(zhǎng)隧道4座，其單洞總長(zhǎng)達(dá)56.333 km。

U414

A

1009-7716（2017）12-0161-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.12.046

2017-06-21

陸立波（1978-），男，廣西貴港人，高級(jí)工程師，從事道路工程研究工作。