溫拌聚合物改性瀝青混合料性能研究

李明忠 劉招愛

云南陽光道橋股份有限公司 云南昆明 650000

1 概要

隨著交通量越來越大，公路建設任務越來越繁重，瀝青混凝土材料的使用也越來越多。不同氣候條件、行車環境，對道路工程材料的要求也有相應的要求。我國聚合物改性瀝青（SBS改性瀝青）常用于高原山區、大陸性極端氣候地區公路建設。由于不同氣候條件下，道路服役狀況的不同，隨著車流量的增大，行車荷載的增加，道路材料要求越來越嚴格，建設成本越來越高。聚合物改性瀝青混凝土服役溫度間域寬，可提高路面使用性能，降低道路養護成本[1]。隨著瀝青混凝土路用性能的提高，有必要考慮瀝青混合料生產時較低的出料率和高能耗。溫拌瀝青混凝土是一種完全符合現代要求的材料，是一種節約能源和環境友好的材料[2]。目前，基于聚合物改性溫拌瀝青混凝土的溫拌劑研究較少。本研究旨在探討溫拌劑TA對聚合物改性瀝青混合料路用性能的影響，尋找降低聚合物瀝青混合料拌和溫度的方法。

2 材料和方法

本研究使用了以下材料：石灰巖粗集料2#料（9.5mm-19mm）、3#料（4.75mm-9.5mm）、4#料（2.36mm-4.75mm）、細集料5#料（0mm-2.36mm）及石灰巖磨制的礦粉（0mm-0.6mm）；SBS（I-D）改性瀝青；道路油瀝青TA溫拌劑，推薦摻量在瀝青質量的0.1%到0.8%之間變化。根據以往研究，本研究溫拌劑的摻量為瀝青質量的0.4%]。為了評價改性瀝青和混合料性能，試驗方法參照《瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTGE20-2011）。為了研究溫拌劑對混合料壓實功的影響，采用摻配溫拌劑的改性瀝青混合料進行試驗。根據瀝青混合料旋轉壓實試件制作方法（SGC方法）對瀝青混合料獲得相同毛體積密度進行相應壓實轉數對比，并對各樣品的力學性能進行驗證[3]。

3 研究內容

為了研究TA溫拌劑對改性瀝青性能的影響，對添加溫拌劑后改性瀝青進行性能測試，并將其與改性瀝青技術指標進行比較。

表1表明，使用TA后，SBS改性瀝青在5℃下延度提高了22.5%，從31cm達到了38cm。根據針入度，由于改性瀝青被溫拌劑稀釋，針入度變化不大。添加溫拌劑后改性瀝青的軟化點、彈性回復基本不變。溫拌劑對SBS改性瀝青與石灰巖的抗剝落性能有積極作用，能提高相應瀝青混合料的抗水損害性能。通過溫拌劑對瀝青混凝土壓實情況和多項物理力學性能的影響，評價了溫拌劑的使用效率。瀝青混凝土只有在適當壓實后，才具備必要的路用性能。旋轉壓實儀允許根據瀝青混凝土混合料的毛體積密度所需的轉數來研究瀝青混凝土混合料的壓實效果。通過對比不添加溫拌劑瀝青混合料在165℃下進行拌和、壓實；添加溫拌劑165℃下拌和并在155℃、130℃和120℃下壓實（分別為1號、2號和3號混合料）后的樣品旋轉壓實次數，研究包括一系列關于瀝青混合料的試驗，結果如圖1所示[4-5]。

表1 各瀝青試樣檢測結果

圖1 混合料不同溫度壓實次數對比圖

瀝青混合料在壓實過程中收集的數據表明，混合料的流動性增加，達到設計空隙率時，旋轉壓實儀的轉動次數減少。例如，為了確保混合料相同的毛體積密度，1號添加溫拌劑改性瀝青混合料比在相同溫度下壓實的控制混合料少37.6%。與對照混合料相比，2號和3號瀝青混合料的旋轉數分別減少了24.6%和18%。溫拌劑減少了所需的旋轉次數，以確保達到相同毛體積密度[6-8]。已有研究證明，添加劑可顯著降低瀝青的粘度，因此瀝青混合料更容易拌合和壓實。同時，瀝青混凝土在服役狀況下，粘度增大，耐久性提高，使瀝青混凝土強度更高，抗車轍能力更強。更少的轉數也意味著使用壓路機來壓實瀝青混凝土的次數可以減少，燃料和道路建設成本降低。在不同壓實溫度下，摻配溫拌劑聚合物瀝青混合料的性能試驗結果見表2。

表2 瀝青混合料性能檢測結果

表2表明，溫拌劑可在不影響聚合物瀝青混凝土性能的情況下降低聚合物瀝青混凝土的拌合溫度；此外，抗水害性能、耐久性能都得到了改善。

4 結語

添加溫拌劑TA可以使聚合物改性瀝青混凝土的壓實溫度降低了30℃，且其性能指示滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTGF40-2004）的要求。聚合物瀝青混凝土中的溫拌劑可以增加混合料的輸送距離、施工季節的持續時間、減少生產能量損失以及對環境的負面影響，并確保路面的長期使用壽命。