Thiopave溫拌瀝青混合料在新疆的路用性能分析

本文采用不同擊實溫度下的馬歇爾試驗，分析了基質(zhì)瀝青混合料、Thiopave溫拌劑改性瀝青混合料體積參數(shù)的變化，提出了適用于新疆地區(qū)溫拌瀝青混合料的最佳拌和溫度；同時通過室內(nèi)試驗，探究了Thiopave溫拌瀝青混合料的路用性能，驗證了本文提出的溫拌瀝青混合料設計方法在新疆地區(qū)的適用性。

Thiopave改性瀝青混合料的配合比設計

原材料選擇

基質(zhì)瀝青采用SK70瀝青，粗、細集料均為石灰?guī)r，填料為石灰?guī)r中的強基性巖石細磨礦粉，經(jīng)試驗測試，上述結(jié)合料及集料均滿足《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》中的相關技術要求；溫拌劑采用殼牌公司生產(chǎn)的Thiopave改性劑SEAM。

集料級配設計

該試驗以我國規(guī)范中的要求為基礎，參考了美國Superpave設計方法，對混合料AC-13的級配進行了改進，經(jīng)試驗，級配各項性能指標都滿足《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》和Superpave的要求，改進后AC-13的級配組成設計如表1所示。設計過程中還借鑒了Superpave混合料設計的優(yōu)點，對傳統(tǒng)的AC型級配進行了改進，使礦料級配既滿足規(guī)范所要求的級配范圍，又滿足Superpave設計方法級配控制點、限制區(qū)的要求。經(jīng)設計，所用的礦料比例為：10mm～15mm碎石35%、5mm～10mm碎石23%、機制砂42%，礦料級配組成設計如表1所示。

結(jié)合料最佳用量的確定

該試驗先在瀝青中摻入質(zhì)量比為40%（外摻）的瀝青溫拌劑Thiopave對瀝青進行改性，改性后利用規(guī)范中建議的最佳瀝青用量計算方法和替代公式法分別計算出基質(zhì)瀝青和改性瀝青的最佳瀝青用量，經(jīng)計算基質(zhì)瀝青的最佳瀝青用量為4.8%，改性瀝青的瀝青最佳用量為5.65%，改性瀝青中Thiopave溫拌劑用量為2.26%。

表1 級配組成設計表

表2 兩種混合料的空隙率測試結(jié)果

Thiopave改性瀝青混合料壓實特性分析

在不同的溫度下，將熱拌基質(zhì)瀝青混合料、Thiopave改性瀝青混合料擊實成型為馬歇爾試件，再對馬歇爾試件進行空隙率試驗，試驗數(shù)據(jù)見表2。

如表2所示，兩種混合料的空隙率隨著擊實溫度的降低而逐漸增大，基質(zhì)SK瀝青混合料的溫度空隙率變化要大于Thiopave改性瀝青混合料，這說明Thiopave改性瀝青混合料的溫度敏感性要低于普通瀝青混合料，表現(xiàn)出更好的壓實特性。

在不同的溫度下，將熱拌基質(zhì)瀝青混合料、Thiopave改性瀝青混合料擊實成型為馬歇爾試件，再對馬歇爾試件進行空隙率試驗，試驗數(shù)據(jù)如表3所示。

如表3所示，Thiopave改性瀝青混合料和普通熱拌瀝青混合料的毛體積相對密度相差不大，Thiopave混合料略大于基質(zhì)瀝青混合料，除此之外，隨著擊實溫度的降低，兩種混合料的毛體積相對密度也相應減小。

表3 兩種混合料的毛體積相對密度

在相同擊實溫度下，摻加Thiopave溫拌劑的瀝青混合料的空隙率要小于普通熱拌瀝青混合料。與此相反，摻加Thiopave溫拌劑的混合料毛體積相對密度要大于基質(zhì)瀝青混合料。這說明，溫拌劑Thiopave能夠改善瀝青混合料的壓實特性，使混合料更易壓實。此外，當Thiopave改性瀝青混合料與基質(zhì)瀝青混合料的空隙率相同時，基質(zhì)瀝青混合料的壓實溫比Thiopave改性瀝青混合料高26℃左右，表明Thiopave溫拌劑有效地降低了瀝青混合料的攤鋪溫度。

Thiopave改性瀝青混合料性能評價

溫拌瀝青混合料的高溫性能

車轍試驗適用于測定瀝青混合料的高溫抗車轍能力，是目前應用最為廣泛的高溫性能評價方法。本試驗通過車轍試驗測得了AC-13型普通瀝青混合料與Thiopave改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度，數(shù)據(jù)如表4所示。

從表4中可以看出，添加Thiopave后能顯著提高瀝青混合料的動穩(wěn)定度，表明Thiopave使瀝青混合料的抗剪強度和黏聚性得到了增強，這主要是由于Thiopave改性瀝青混合料成型后，混合料中溶解和分散的Thiopave最終都形成結(jié)晶，起到了結(jié)構輕度增強劑的作用，達到提高混合料高溫性能的效果。

表4 不同瀝青混合料的動穩(wěn)定度結(jié)果

表5 凍斷試驗數(shù)據(jù)

溫拌瀝青混合料的低溫性能

該試驗采用約束試件溫度應力試驗（凍斷試驗）來評價Thiopave改性瀝青混合料的低溫抗裂性能，并分析添加Thiopave對瀝青混合料的改性效果。試驗開始溫度為5℃，溫度下降速率為20℃，試件尺寸為40mm×40mm×220mm。試驗結(jié)果見表5。

從表5中可以看出，普通AC-20型試件的破壞荷載大于摻加Thiopave的AC-20型瀝青混合料試件，添加Thiopave后混合料的破壞應力降低的幅度達到了56%，說明Thiopave對瀝青混合料的影響非常大。但Thiopave改性瀝青混合料的斷裂溫度與普通瀝青混合料的斷裂溫度相差不大，表明Thiopave改性瀝青混合料的抗裂性能與普通瀝青混合料相近。