不同類型溫拌劑對(duì)瀝青混合料性能的影響

解文波

(中交二公局第六工程有限公司，陜西 西安 710065)

1 試驗(yàn)材料的選擇

基質(zhì)瀝青為70#道路石油瀝青，溫拌劑含4類，即EC120、Sasobit、RH-1、AkzoNobel，前三種為固態(tài)，最后一種為液態(tài)，摻量分別為3.5%、3.0%、3.0%、0.7%。

2 瀝青性能試驗(yàn)方法及結(jié)果分析

將4類溫拌劑摻入基質(zhì)瀝青內(nèi)，得到多個(gè)組別的混合料，再從針入度、軟化點(diǎn)、質(zhì)量損失、殘留針入度、殘留延度幾個(gè)關(guān)鍵方面與A-70#原樣瀝青展開對(duì)比分析，從而探討各類溫拌劑的應(yīng)用效果[1-2]。

2.1 針入度試驗(yàn)

取原樣瀝青和摻入溫拌劑的兩大類材料，對(duì)其組織針入度試驗(yàn)，所得結(jié)果如圖1所示。結(jié)合圖1可知，通過AkzoNobel溫拌劑的應(yīng)用，瀝青混合料的針入度并未發(fā)生顯著變化，究其原因與瀝青、集料間的潤滑作用有關(guān)，并且此過程中瀝青的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以維持原狀，從而無瀝青針入度的變化。在應(yīng)用EC120、Sasobit溫拌劑后，混合料的針入度降低，可以說明的是，此類有機(jī)降粘類溫拌劑的應(yīng)用效果在于調(diào)整瀝青的狀態(tài)，使其變稠，究其原因與溫拌劑、瀝青間的物理化學(xué)反應(yīng)有關(guān)，該過程中可以形成完整且具有穩(wěn)定性的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即便遇低溫條件也能較好地規(guī)避變形問題[3]。

圖1 溫拌劑對(duì)瀝青針入度的影響

針入度試驗(yàn)期間，溫度取25℃；在RH-1溫拌劑的作用下針入度小幅度減小，可以肯定的是，RH-1溫拌劑的應(yīng)用可以改變混合料的針入度，使其降低，但該溫拌劑在此方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)甚微，不具有顯著的影響。

2.2 軟化點(diǎn)試驗(yàn)

組織軟化點(diǎn)試驗(yàn)，所得結(jié)果如圖2所示。結(jié)合圖2內(nèi)容展開分析：通過AkzoNobel溫拌劑的應(yīng)用，并不會(huì)導(dǎo)致瀝青的軟化點(diǎn)發(fā)生明顯的變化，意味著在影響瀝青高溫性能方面表面活性類溫拌劑的作用甚微；在摻入EC120、Sasobit兩類溫拌劑后，可見軟化點(diǎn)有較大幅度的增加，意味著有機(jī)降粘類溫拌劑對(duì)瀝青高溫性能的影響較為顯著；而對(duì)于RH-1溫拌劑而言，該材料的應(yīng)用則不會(huì)對(duì)瀝青軟化點(diǎn)帶來過多的影響，此時(shí)瀝青的高溫性能幾乎維持原狀。

圖2 溫拌劑對(duì)瀝青軟化點(diǎn)的影響

2.3 延度試驗(yàn)

組織延度試驗(yàn)，所得結(jié)果如圖3所示。結(jié)合圖3內(nèi)容展開分析：在摻入RH-1、AkzoNobel兩類溫拌劑后，瀝青的延度幾乎維持原狀，即與A-70#原樣瀝青無明顯的差異，表明此類溫拌劑在延度影響方面的作用較為微弱，具體而言，在摻入RH-1溫拌劑后發(fā)現(xiàn)其瀝青混合料的延度略微上升，而AkzoNobel的摻入則使其略微下降。通過EC120、Sasobit的應(yīng)用可知瀝青的延度顯著下降，兩類溫拌劑的作用程度有所差異，以EC120最為突出，在此條件下瀝青缺乏足夠的低溫抗裂性，實(shí)際應(yīng)用中遇低溫時(shí)容易因抵抗性不足而開裂。

圖3 溫拌劑對(duì)瀝青延度的影響

2.4 布氏粘度試驗(yàn)

溫度設(shè)定為60℃、135℃，分別組織布氏粘度試驗(yàn)，測定數(shù)據(jù)并整理。試驗(yàn)結(jié)果為：在60℃的低溫環(huán)境中，通過EC120、Sasobit兩類溫拌劑的應(yīng)用，布氏粘度有較大幅度的增加；摻入RH-1、AkzoNobel兩類溫拌劑后布氏粘度有所增加，但相比之下其增幅較小。而隨著試驗(yàn)溫度的提高，待其達(dá)到135℃后，通過EC120、Sasobit兩類溫拌劑的應(yīng)用，布氏粘度有較大幅度的降低；摻入RH-1、AkzoNobel兩類溫拌劑后，布氏粘度也有降低的變化趨勢(shì)。究其原因與有機(jī)降粘類溫拌劑的材料特性有關(guān)，其中含有合成蠟的成分，該部分在60℃的溫度條件下呈凝固體狀態(tài)，因此在60℃的試驗(yàn)中布氏粘度較大；但隨著溫度的提高，在135℃的試驗(yàn)條件中其已經(jīng)超過合成蠟的熔點(diǎn)(約為100℃)，因此蠟的狀態(tài)發(fā)生改變，較之于原樣瀝青而言布氏粘度有較為明顯的降低變化趨勢(shì)。

2.5 老化試驗(yàn)

老化試驗(yàn)采用的是旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱，由該裝置加熱(溫度控制在163℃)，予以75 min的老化處理，測定數(shù)據(jù)后對(duì)瀝青的抗老化性能進(jìn)行分析[4]。

試驗(yàn)結(jié)果為：通過EC120、Sasobit的應(yīng)用，殘留針入度均存在顯著下降的變化特點(diǎn)，并且兩類材料所導(dǎo)致的下降幅度有所不同，以Sasobit最為明顯；相比之下，對(duì)于RH-1、AkzoNobel兩類溫拌劑，盡管殘留針入度有所降低，但幅度較小。由此可以進(jìn)一步得知，就抗老化性能而言，表面活性劑類溫拌劑的應(yīng)用效果較為良好，有機(jī)降粘類溫拌劑在此方面則相對(duì)較差。

3 瀝青混合料試驗(yàn)

3.1 馬歇爾試驗(yàn)

對(duì)于原樣瀝青而言，營造150℃的擊實(shí)溫度條件，油石比4.2%；分別摻入3類溫拌劑(EC120、RH-1、AkzoNobel)展開針對(duì)性的馬歇爾試驗(yàn)，此時(shí)擊實(shí)溫度調(diào)整為125℃。匯總試驗(yàn)結(jié)果，如表1所示。

表1 馬歇爾試驗(yàn)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)

結(jié)合表1內(nèi)容展開分析可知：通過RH-1、AkzoNobel兩類溫拌劑的應(yīng)用，其與未摻入溫拌劑的試驗(yàn)結(jié)果相比，孔隙率基于保持相同的水平(兩者雖然有所差異但相對(duì)較小)；在摻入EC120溫拌劑后，此時(shí)的馬歇爾孔隙率則有較大幅度的增加。由此推斷：在降溫能力方面RH-1、AkzoNobel更強(qiáng)，若能夠以合理的方式使用兩類溫拌劑，則可以較為有效地提高瀝青路面的質(zhì)量(具體體現(xiàn)在壓實(shí)度提升的層面)。

3.2 溫拌劑對(duì)水穩(wěn)性能的影響分析

通過凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)分析水穩(wěn)性能。按規(guī)范制作馬歇爾試件分別對(duì)其采取雙面擊實(shí)50次的方法，所有試件以均勻的方式劃分為兩組。其中，第一組為原樣試件，主要用于對(duì)比分析，將其置于室溫條件中；第二組試件則經(jīng)過真空飽水和凍融循環(huán)處理。匯總試驗(yàn)結(jié)果，如表2所示。

表2 凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

結(jié)合表2內(nèi)容展開分析：通過EC120溫拌劑的應(yīng)用，混合料的凍融劈裂強(qiáng)度有較大幅度的降低變化，意味著對(duì)于有機(jī)降粘型溫拌劑而言，其容易影響混合料的水穩(wěn)性能。而通過RH-1、AkzoNobel兩類溫拌劑的應(yīng)用，則制得的瀝青混合料在凍融劈裂強(qiáng)度方面較之于原樣瀝青并無明顯的差異，彼此幾乎可以達(dá)到相同的狀態(tài)。

4 結(jié) 論

1)有機(jī)降粘類溫拌劑在提高瀝青高溫性能方面具有較突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但其也存在缺點(diǎn)，即瀝青的低溫抗裂性能難以得到保證。從抗老化性能的角度來看，則以表面活性劑類溫拌劑的應(yīng)用效果較佳，有機(jī)降粘類溫拌劑則欠佳。

2)有機(jī)降粘類溫拌劑具有一定程度的降粘效果，但溫度對(duì)其的干擾作用較強(qiáng)，在60℃和135℃兩項(xiàng)條件中，前者的布氏粘度相對(duì)較大，后者出現(xiàn)明顯減小的變化特點(diǎn)。對(duì)于表面活性劑類溫拌劑而言，隨著溫度的變化，雖然其降粘效果會(huì)受到影響但并不顯著，在改變?cè)囼?yàn)溫度后，布氏粘度僅存在微小的變化，即在各溫度條件下該指標(biāo)可維持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

3)通過對(duì)原樣瀝青(150℃)和溫拌劑瀝青(125℃)的馬歇爾孔隙率的對(duì)比分析可知，有機(jī)降粘類溫拌劑指標(biāo)有較明顯的增加；表面活性劑類應(yīng)用后該指標(biāo)雖然有所變化但幅度較小，總體來看呈基本持平的狀態(tài)。可見，就降溫能力而言，以表面活性劑類更為合適，若將其應(yīng)用于瀝青路面施工中可提高路面的壓實(shí)度。

5 結(jié)束語

在瀝青混合料施工中，溫拌劑在改善質(zhì)量方面具有重要作用，但隨著溫拌劑類型的變化，所帶來的應(yīng)用效果均存在獨(dú)特性。在工程實(shí)踐中，有關(guān)技術(shù)人員需要對(duì)主流溫拌劑的應(yīng)用特性形成準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，以工程施工要求為導(dǎo)向，確定可行的溫拌劑類型，并按合理的用量予以使用，充分發(fā)揮出其在改善瀝青混合料性能方面的優(yōu)勢(shì)，為工程建設(shè)提供材料層面的支持。

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