WMX 瀝青溫拌劑摻量選擇及溫拌瀝青混合料壓實溫度的確定

易 平

（中鐵二十局集團第三工程有限公司，重慶 400000）

瀝青溫拌劑作為瀝青混合料時的摻加劑，目前已廣泛應用于溫拌瀝青混凝土生產中，特別是在高原地區，能顯著降低瀝青混合料的拌和、壓實溫度，提高施工效率，降低施工成本，延長施工工期；能改善路面性能，提高路面的耐久性、抗裂性；同時還能降低路面噪音和提高路面的舒適性；而且溫拌劑還能減輕瀝青拌和時的老化程度，可降低瀝青儲存和使用溫度，從而節約能源，減少環境污染。因此，本文通過作者試驗后，研究出使用WMX 瀝青溫拌劑對SBS 改性瀝青三大重要指標的性能影響，并分析出WMX 瀝青溫拌劑在本項目SBS 改性瀝青混合料生產時的最佳摻量以及瀝青混合料攤鋪時最佳的壓實溫度范圍。

1 工程簡介

本項目是省道217 線卓克基至小金段公路改造工程，本標段起止樁號K0+000～K27+500，共計長度27.5 km，起點始于馬爾康縣卓克基鎮G317 線與S217線平交口，海拔2 712 m，終點止于夢筆山隧道，海拔3 746 m；本項目地處青藏高原東南部川西北丘狀高原南緣地帶，地形復雜，地勢西北高，東南低，屬高海拔、高寒地區，全年冰凍時間約5 個月；氣候屬大陸性高原季風氣候，氣溫隨海拔由低到高而相應降低，年最底溫度達-21.6 ℃。本項目瀝青及瀝青混合料氣候分區屬于2-3-2 區（夏熱冬冷濕潤區），路面上面層結構組成及厚度見表1。

其中從K8+366～K25+500 為海拔3 000 m 以上路段，要求采用溫拌瀝青混合料。

2 試驗材料

2.1 WMX 溫拌劑介紹及物理性質

WMX 溫拌劑是一氧化碳與氧氣在高壓下催化合成的烷烴，具有高熔點、低黏度和高硬度特性，常溫狀態下呈白色的細小顆粒。適宜摻量的WMX 溫拌劑可以顯著改善瀝青針入度、軟化點、延度等技術指標，在瀝青混合料施工過程中可顯著提高瀝青混合料施工和易性并降低施工碾壓溫度。WMX 瀝青溫拌劑物理指標見表2。

表2 WMX 瀝青溫拌劑物理性質

2.2 SBS 改性瀝青技術指標

本項目上面層基質瀝青采用廈門新立基SBS 改性瀝青，其基本技術指標見表3。

表3 SBS 改性瀝青技術指標

3 WMX 溫拌劑對SBS 改性瀝青三大指標的影響分析

3.1 摻入WMX 溫拌劑后瀝青三大指標的檢測結果

采用濕拌方式將WMX 溫拌劑按基質瀝青質量的0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，分別添加至預熱溫度170 ℃的SBS 改性瀝青中[1]，攪拌時間30 min 獲得溫拌改性瀝青。按照JTG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中T 0604—2011 瀝青針入度試驗、T 0605—2011 瀝青延度試驗、T 0606—2011 瀝青軟化點試驗方法進行檢測，瀝青三大指標的檢測結果見表4。

表4 摻WMX 溫拌劑后SBS 改性瀝青三大指標檢測結果

3.2 WMX 溫拌劑對瀝青三大指標的影響分析

由圖1 可知，加入不同摻量的WMX 溫拌劑后，SBS 改性瀝青針入度隨摻量的增加而降低，摻量0.5%～1.5%時SBS 改性瀝青針入度下降比較緩慢[2]，當摻量達到1.5%時，針入度降幅為4.2%，表明在此摻量范圍內，WMX 溫拌劑對針入度的影響不大；當摻量大于1.5%時，針入度下降趨勢非常明顯，當摻量達到2.5%時，針入度較摻量1.5%時降幅達到14.7%[1]，表明當摻量為1.5%時，此時WMX 溫拌劑對SBS 改性瀝青的針入度影響較為敏感，處于突降臨界點邊緣。

圖1 不同溫拌劑摻量下針入度線性圖

由圖2 可知，加入不同摻量的WMX 溫拌劑后，SBS 改性瀝青軟化點在摻量0.5%時沒有變化，摻量0.5%～1.5%時，軟化點處于緩慢上升狀態[2]，當摻量在1.5%時軟化點升幅為2.1%，表明在此摻量范圍內，WMX 溫拌劑對軟化點的影響不大；當摻量大于1.5%時，軟化點上升趨勢非常明顯，當摻量達到2.5%時，軟化點升幅達到9.6%[1]，表明當摻量為1.5%時，此時WMX 溫拌劑對SBS 改性瀝青的軟化點影響較為敏感，處于突升臨界點邊緣。

圖2 不同溫拌劑摻量下軟化點線性圖

由圖3 可知，加入不同摻量的WMX 溫拌劑后，SBS 改性瀝青延度值在摻量1.5%前沒有明顯變化，只有細微的下降幅度，降幅僅為0.9%，表明在此摻量范圍內，WMX 溫拌劑對延度的影響不大；當摻量大于1.5%時，延度下降趨勢較明顯，當摻量達到2.5%時，延度值降幅達到7.3%[1]，表明當摻量為1.5%時，此時WMX 溫拌劑對SBS 改性瀝青的延度影響較為敏感，突降臨界點邊緣。

圖3 不同溫拌劑摻量下延度線性圖

4 WMX 溫拌劑對改性瀝青混合料降溫效果分析

4.1 路面設計瀝青混合料技術指標

以本項目路面上面層AC-13C 設計指標中空隙率、穩定度、流值技術指標為試驗參考標準，具體指標見表5。

表5 路面上面層AC-13C 技術指標

4.2 試驗方法

4.2.1 摻入WMX 溫拌劑后瀝青混合料的檢測結果

采用濕拌方式摻入基質瀝青質量1.5%的WMX溫拌劑后，在室內按設計生產配合比拌和瀝青混合料，分別以不同的溫度壓實制作馬歇爾試件，壓實溫度設定范圍125～165 ℃（未摻溫拌劑的設計壓實溫度為165 ℃），溫差以10 ℃為間隔[1]，按照JTG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中T 0505—2011 壓實瀝青混合料密度試驗、T 0709—2011 瀝青混合料馬歇爾穩定度試驗方法檢測不同壓實溫度下瀝青混合料的空隙率、穩定度、流值技術指標，檢測結果見表6。

表6 不同壓實溫度下瀝青混合料技術指標

4.2.2 WMX 溫拌劑對不同壓實溫度下瀝青混合料技術指標的影響分析

由圖4 可知，在摻入1.5%溫拌劑后，瀝青混合料在階梯下降的壓實溫度下空隙率逐漸變大，線性關系式Y=-0.055X+12.835，當壓實溫度在150 ℃時，空隙率4.6%，與不加溫拌劑時設計要求的165 ℃壓實溫度空隙率一致，同比可降低壓實溫度15 ℃，降幅9.1%；當壓實溫度在143 ℃時，空隙率5.0%，達到設計要求的最大值界限，可降低壓實溫度22 ℃，降幅13.3%。

圖4 壓實溫度與空隙率線性圖

由圖5 可知，在摻入1.5%溫拌劑后，瀝青混合料在階梯下降的壓實溫度下穩定度逐漸變小，線性關系式Y=0.154X-12.23，當壓實溫度在146 ℃時，穩定度值10.2 kN，與不加溫拌劑時設計要求的165 ℃壓實溫度穩定度值一致，同比可降低壓實溫度19 ℃，降幅11.5%；當壓實溫度在138 ℃時，穩定度值9 kN，達到設計要求的最低值界限，可降低壓實溫度27 ℃，降幅16.4%。

圖5 壓實溫度與穩定度線性圖

由圖6 可知，在摻入1.5%溫拌劑后，瀝青混合料在階梯下降的壓實溫度下流值逐漸變小，線性關系式Y=0.82X-91.3，當壓實溫度在165 ℃時，流值43 mm，超過了設計要求的上限值；當壓實溫度在152 ℃時，流值33 mm，與不加溫拌劑時設計要求的165 ℃壓實溫度穩定度值一致，同比可降低壓實溫度13 ℃，降幅7.9%；當壓實溫度在159 ℃時，流值40 mm，達到設計要求的最高值界限，當壓實溫度在137℃時，流值20mm，達到設計要求的最低值界限，可降低壓實溫度28 ℃，降幅17.0%。

圖6 壓實溫度與流值線性圖

5 結論

1）本文通過將WMX 溫拌劑按不同摻量逐漸遞增方式加入SBS 改性瀝青中制成溫拌改性瀝青，檢測溫拌SBS 改性瀝青三大指標（針入度、延度、軟化點）隨WMX 溫拌劑摻量增加所產生的不同變化，通過對三大指標的影響分析，檢測結果得出WMX 溫拌劑隨著摻量增加，SBS 改性瀝青軟化點初始緩慢升高，當達到1.5%摻量時，上升幅度開始增大；針入度、延度初始緩慢下降，當達到1.5%摻量時，下降幅度同樣開始增大；表明隨著WMX 溫拌劑的添加可提高SBS 改性瀝青的高溫性能，降低其低溫性能，在摻量1.5%時，SBS 改性瀝青三大指標均較為敏感，處于指標突變的臨界點，由此可確定在本項目路用時WMX 溫拌劑的最佳摻量為SBS 改性瀝青用量的1.5%。

2）在確定WMX 溫拌劑最佳摻量1.5%后，按設計配合比生產改性瀝青混合料，在不同壓實溫度下制作馬歇爾試件，通過對空隙率、穩定度、流值技術指標影響分析，檢測結果得出隨壓實溫度降低，空隙率逐漸變大，穩定度、流值逐漸變小，摻入溫拌劑后在相同165 ℃的壓實溫度下，空隙率、穩定度均要優于未摻入溫拌劑檢測值；通過線性分析，空隙率在壓實溫度143～165 ℃，穩定度在壓實溫度138～165 ℃，流值在壓實溫度137～159 ℃時，技術指標能滿足各自設計要求，通過下限值取大值、上限值取小值，可確定當路面施工壓實溫度在143～159 ℃時，空隙率、穩定度、流值均能符合設計技術指標要求；通過檢測結果分析，WMX 溫拌劑在1.5%摻量時，SBS 改性瀝青混合料最大降低壓實溫度可達22 ℃，降幅13.3%，降溫效果明顯，由此可知，在WMX 溫拌劑作用下路面施工壓實溫度可明顯降低，這樣不僅有利于延長路面攤鋪碾壓施工時間；同時，壓實溫度的降低也可縮短路面攤鋪后的冷卻時間，提前開放交通，緩解交通封閉壓力[3]。