基于有機(jī)溫拌劑改性瀝青混凝土的性能研究

李明忠 劉招愛(ài)

云南陽(yáng)光道橋股份有限公司 云南昆明 650000

1 概要

自1956年首次提出低溫生產(chǎn)瀝青混合料以來(lái)[1]，溫拌有機(jī)添加劑成為近些年常提及的一種新的降溫方法[2]。通常，瀝青混合料是在高溫（150至170°C）下生產(chǎn)的，通常稱為熱拌瀝青混合料（HMA）[3]。隨著環(huán)保意識(shí)的提高，國(guó)家政策鼓勵(lì)節(jié)能減排、減少環(huán)境污染，溫拌瀝青混合料被廣泛關(guān)注[4]。溫拌瀝青混合料（WMA）技術(shù)通過(guò)降低瀝青的粘度，改善混合料的和易性，允許瀝青混合料在最低生產(chǎn)溫度下拌和、壓實(shí)。溫拌瀝青混合料通過(guò)降低生產(chǎn)溫度，減少有害排放物和最大限度地減少能源消耗，成為一種新的環(huán)境友好型材料[5]。

2 材料準(zhǔn)備

2.1 瀝青

本研究選用70#基質(zhì)瀝青，表1為原材料試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果。

表1 170#基質(zhì)瀝青性能檢測(cè)結(jié)果

2.2 集料

粗骨料和細(xì)骨料選用某石場(chǎng)生產(chǎn)的石灰?guī)r集料，表2列為集料試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果。采用AC-20C級(jí)配進(jìn)行混合料級(jí)配設(shè)計(jì)，級(jí)配如表3中所示。

表2 集料試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

表3 設(shè)計(jì)合成級(jí)配

2.3 礦粉

采用石灰?guī)r集料磨成粉料，表4中為礦粉試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果。

表4 礦粉試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

2.4 溫拌劑

表5為兩種有機(jī)添加劑的物理性質(zhì)。

表5 兩種有機(jī)添加劑的物理性質(zhì)

2.5 馬歇爾試樣制備

有機(jī)添加劑按三個(gè)百分比（1%、2%和3%）添到70#基質(zhì)瀝青中，以生產(chǎn)研究中使用的溫拌瀝青。將1kg基質(zhì)瀝青加熱至150℃，并倒入預(yù)熱的容器中，容器有恒溫功能，溫度精確至±1℃。將有機(jī)添加劑加入到原基質(zhì)瀝青中，并以120rpm的速度混合10分鐘，以便將全部添加劑熔化到基質(zhì)瀝青中。然后移除制備而成的溫拌瀝青，并在25℃±1℃下冷卻1小時(shí)。制備并測(cè)試210個(gè)瀝青混合料馬歇爾試件，以找到最佳瀝青含量，并評(píng)估體積性能的差異。瀝青含量的5個(gè)百分比分別為：3.5%、4.0%、4.5%、5.0%和5.5%。按0.5%的比例遞進(jìn)制備馬歇爾混合料。有機(jī)A和有機(jī)B分別制成溫拌瀝青樣品制備相同數(shù)量馬歇爾試件，分別如下表6所示。

表6 WMA混合料試驗(yàn)方案

根據(jù)規(guī)范選擇拌合和壓實(shí)溫度，WMA混合物的生產(chǎn)溫度低于HMA的40℃。熱拌瀝青混合料的拌合溫度為163℃，拌合粘度為0.17±0.02Pa·s，壓實(shí)溫度為153℃，粘度為0.28±0.03Pa·s[6]。對(duì)所有樣品進(jìn)行測(cè)試并相互比較，以評(píng)估由于添加量差異而導(dǎo)致的結(jié)果差異。

3 試驗(yàn)方法

根擾《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中的要求，測(cè)定樣品的體積指標(biāo)和馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)比每種樣品之間存在的結(jié)果差異

4 結(jié)果和討論

7種瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果如下列圖4.1所示。馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果表明，WMA有機(jī)添加劑對(duì)瀝青混合料有積極作用，通過(guò)對(duì)比每種瀝青混合料的最佳瀝青含量，得出相應(yīng)結(jié)論。

4.1 毛體積密度

所有混合物的密度差別不大，相較于其他摻量，其他溫拌劑，WA2的密度在最佳瀝青用量下最大，表明在2%添加量下，有機(jī)A在相容性方面得到改善。

4.2 馬歇爾穩(wěn)定性

試驗(yàn)結(jié)果表明，添加有機(jī)A或有機(jī)B溫拌劑，混合料的抗壓強(qiáng)度有所提高（除WB1、WB2），而相對(duì)于有機(jī)B添加劑，摻量越高，混合料抗壓強(qiáng)度越大。

4.3 流值

作為抵抗塑性變形的指標(biāo)，WB3混合物的流值顯示出其最高的抗變形能力。

4.4 馬歇爾空隙率

由于空隙及其對(duì)路面性能的影響，如耐久性、水敏性、壓縮特性、抗滑性和其他重要性能，瀝青試件的空隙率規(guī)范限制。在一定范圍內(nèi)。WMA混合物的空隙率、VMA和VFA的差異變化如圖1所示，其中顯示了以下事實(shí)：WB1顯示了相對(duì)于AC-20而言，在空隙率屬性方面受影響最大，這對(duì)于混合料來(lái)說(shuō)是一個(gè)明顯變化，表明有機(jī)添加劑摻量越高，混合料結(jié)合性越好，混合料越密實(shí)；反之，骨料之間結(jié)合嵌擠效果越差，混合料空隙越大，性能受之影響。

圖1 馬歇爾試驗(yàn)各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

1添加有機(jī)溫拌機(jī)，對(duì)混合料的抗壓強(qiáng)度有所提高，可以改善路面使用性能。

2流值作為抗塑性變形力的指標(biāo)表現(xiàn)出最大的改善，表明相對(duì)于未添加溫拌劑混合料，各溫拌混合料的抗塑性變形能力增強(qiáng)，溫拌劑對(duì)瀝青混合料的耐久性有積極作用。

3各項(xiàng)體積指標(biāo)表明，溫拌劑的加入可以改善相應(yīng)體積指標(biāo)，從而達(dá)到最佳狀態(tài)，降低施工溫度而不影響其路用性能。