基于車轍成型機的Evotherm溫拌混合料壓實溫度設計方法

張 敏

(山西省交通建設工程質量檢測中心(有限公司)，山西 太原 030032)

1 EvothermT溫拌劑作用機理

EvothermT溫拌劑采用油包水的原理，在瀝青中添加EvothermT溫拌劑后，在瀝青中引用大量的微水珠，可在瀝青中起到滾珠、軸承的作用，降低了由于溫度的下降瀝青粘度上升的幅度，表現出在較低溫度時，瀝青仍具有較高的施工性能。另外，EvothermT溫拌劑是基于其本身具有雙極性特性的分子，該溫拌劑與瀝青混合料拌和后，形成溫拌乳化瀝青、溫拌瀝青，其中極性基團與瀝青緊緊連接，而非極性部分與集料緊緊連接，使瀝青與集料的裹覆能力得到增強，當水分子侵入時，極性水分子對瀝青與集料之間產生剝離時，溫拌劑與集料之間的極性強于水與集料之間的極性，進而使水不能對集料表面的瀝青產生剝離的效果，最終溫拌劑表現為對集料的抗剝落效果。

2 溫拌乳化瀝青及溫拌瀝青的性能

根據生產廠家“益路DAT添加劑技術要求與試驗方法”，對試驗研究用的溫拌乳化瀝青、添加DAT-H5濃縮液溫拌瀝青、成品溫拌瀝青進行檢測，檢測結果見表1、表2、表3、表4。

表1 溫拌乳化瀝青測試結果

從表1表明，溫拌乳化瀝青達到了技術要求，可以用于溫拌瀝青混合料的設計與試驗。從表2、表3可知，摻加DAT-H5濃縮液溫拌劑的普通瀝青、改性瀝青性能相差不大，基于趨于一致；表4可知，成品溫拌瀝青與普通瀝青在三大指標上也區別不大。

表2 添加濃縮液溫拌劑的普通瀝青性能測試結果

表3 添加濃縮液溫拌劑改性瀝青測試結果

表4 成品溫拌瀝青及普通瀝青三大指標性能試驗

3 運用粘溫曲線確定溫拌混合料的施工和拌和溫度

為了準確確定溫拌普通瀝青、溫拌改性瀝青混合料的拌和溫度、壓實溫度，本文采用Brookfield旋轉粘度計，分別測定了普通瀝青、SBS改性瀝青及分別添加3% DAT-H5溫拌劑的普通瀝青、SBS改性瀝青在100～175 ℃溫度條件下的布氏粘度，建立四種瀝青的粘溫曲線關系，再以粘度反推4種混合料的拌和溫度及壓實溫度。

從圖1、圖2可以看出，摻加溫拌劑后，普通瀝青+DAT-H5濃縮液溫拌劑的粘度在130 ℃之前比普通瀝青小，但130 ℃之后，普通瀝青和普通瀝青+DAT-H5濃縮液溫拌劑粘溫區線基本重合；對于改性瀝青，添加溫拌劑與不添加溫拌劑測定的粘溫曲線趨于重合，運用此粘溫區線計算的溫拌瀝青混合料及熱拌瀝青混合料的施工溫度是相同的，可以得出采用此種方法確定的溫拌溫度無法反應溫拌瀝青的溫拌效果。因此，采用粘溫曲線確定溫拌瀝青混合料的拌和、壓實溫度是不合適的。

圖1 普通瀝青與普通瀝青+溫拌劑粘溫關系

圖2 SBS改性瀝青與SBS改性瀝青+溫拌劑粘溫關系

對于成品溫拌瀝青，生產過程中也是添加DAT-H5濃縮液溫拌劑和其它附加物的產品，性能和添加DAT-H5濃縮液溫拌劑瀝青的性能相同。表明，采用粘溫區線確定溫拌瀝青混合料的拌和、壓實溫度是行不通的。

4 各種溫拌瀝青拌和及壓實溫度的確定方法

由于瀝青混合料溫拌技術發展非常快，由最初的溫拌乳化瀝青到添加DAT-H5濃縮液的溫拌瀝青，再到成品溫拌瀝青。因此，本文主要研究成品溫拌瀝青的拌和及壓實溫度的確定方法。研究之前，首先以熱拌瀝青混合料的設計方法，把溫拌瀝青加熱到熱拌瀝青的溫度，設計熱拌瀝青混合料級配和油石比。

本文借鑒相關研究人員的研究成果，溫拌瀝青混合料壓實后的性能與熱拌瀝青混合料一致，馬歇爾成型法不能表征溫拌瀝青混合料的特性，同時結合車轍成型方法與現場壓實過程相似度較高的原因，以混合料等體積參數原理，采用熱拌瀝青混合料的設計級配和油石比，溫拌改性瀝青的溫度選擇165 ℃，集料溫度選擇130 ℃、140 ℃、150 ℃、160 ℃，采用車轍試驗機分別制作不同成型溫度的溫拌瀝青混合料車轍板試件，通過取芯機對車轍板鉆取芯樣，測定芯樣的空隙率，當芯樣的空隙率為熱拌瀝青混合料設計空隙率，且芯樣其它指標與熱拌瀝青混合料相當時，確定此芯樣成型溫度為溫拌瀝青混合料的壓實溫度，再通過當天的施工氣候、運距等因素，反推瀝青混合料的拌和溫度、集料加熱溫度。

由圖3可知，隨集料溫度的下降，車轍成型的車轍板空隙率下降服從二次曲線的下降趨勢，混合料溫度也呈現二次曲線的下降趨勢。同時可知，當混合料空隙率為3%～5%時，集料加熱溫度為143 ℃～161 ℃，改性瀝青混合料成型溫度為134 ℃～158 ℃，這時混合料的壓實效果與熱拌瀝青混合料相同。其原因為溫拌劑的加入，在瀝青中引入了含有表面活性的微水珠，水微珠降低了較低溫度條件下瀝青的粘度，當混合料溫度進一步降低時，表面活性水珠無法繼續提供更為有效的降低粘度效果。所以，133 ℃為此溫拌改性瀝青的極限壓實溫度，實際使用時，取值應略高于極限壓實溫度。

圖3 溫拌改性瀝青溫度與混合料空隙率的關系

5 結 論

(1)溫拌乳化瀝青、溫拌普通瀝青、溫拌改性瀝青，只是在瀝青中引入了含有表面活性的微水珠，在加熱常規試驗時，較高溫度的試驗條件，微水珠已被蒸發完畢。所以，溫拌瀝青與未添加溫拌劑的瀝青測試結果相差不大。

(2)在沒有成熟溫拌瀝青拌和、壓實溫度確定的大環境下，本文提出了基于車轍成型機的溫度設計法，得出改性溫拌瀝青選擇165 ℃，集料加熱溫度為142 ℃～160 ℃，改性瀝青混合料的成型溫度為133 ℃～157 ℃，成型的溫拌改性瀝青混合料性能與熱拌瀝青混合料一致。此方法可以用于其它溫拌瀝青混合料成型溫度的確定，反推現場溫拌瀝青混合料的壓實控制溫度。