新型溫拌劑對瀝青混合料壓實特性的影響

2013-04-15 03:50:08申茂枝

建材世界 2013年2期

申茂枝

（錫林郭勒盟公路管理處，錫林浩特 026000）

瀝青的粘結和潤滑作用是影響瀝青與集料間粘附性能和瀝青混合料壓實效果的重要因素。瀝青的粘結作用使混合料易于成型而不致松散，而瀝青的潤滑作用使礦料顆粒就位而不致被壓碎。瀝青混合料的拌和溫度和壓實溫度影響著瀝青的粘結作用和潤滑作用。溫拌瀝青混合料（Warm Mix Asphalt，簡稱WMA）就是通過一定的技術措施，使瀝青能在相對較低的溫度下進行拌和及碾壓，同時保持其不低于熱拌瀝青混合料（Hot Mix Asphalt，簡稱HMA）的使用性能的瀝青混合料技術，也稱為溫拌瀝青技術。由于溫拌劑的加入使得瀝青能夠在拌和過程中得到充分的分散，在瀝青內部形成獨特的水膜潤滑結構，使常規的拌和技術在較低溫度下拌和、攤鋪和碾壓，通過降低瀝青結合料的高溫粘度使熱拌瀝青混合料的施工溫度降低30℃左右。所以溫拌瀝青混合料與傳統的熱拌瀝青混合料相比，其拌和和壓實溫度相對較低，減少了能源的消耗和廢氣的排放，并具有較好的路用性能。目前的溫拌技術可以大致分成2種原理：1）在混合料拌和時，通過載體或者直接引入的水分，與熱熔狀的瀝青接觸產生大量蒸汽，造成瀝青體積膨脹形成泡沫瀝青，瀝青和易性增加使其可以在較低的溫度下充分包裹集料，從而使混合料可以在較低的溫度下進行拌和和壓實，只是影響因素比較多。2）加入有機添加劑到瀝青或者混合料中，從而改變瀝青的粘溫曲線或者起潤滑作用，降低拌和溫度，由于有些有機物的熔點接近或者小于拌合溫度，所以在選擇有機物時需慎重。

1 實驗

1.1 原料

實驗所采用的瀝青是遼寧盤錦90號重交通道路石油瀝青。溫拌劑是由阿克蘇諾貝爾公司生產的Redi－set型瀝青溫拌劑，按照2%比例系數直接將溫拌劑摻入到瀝青中攪拌，攪拌10min即可得到所需的溫拌瀝青。

1.2 方法

試驗采用布洛克菲爾德旋轉粘度計（Brookfield）測量基質瀝青與溫拌瀝青在115℃、135℃、155℃、175℃下的粘度。通過馬歇爾設計法可以得到各項性能均滿足公路瀝青路面施工技術規范（JTG F40—2004）要求的密級配AC－13，如圖1所示。按照所得到的AC－13級配進行旋轉壓實試件成型。在相同油石比下，改變礦料溫度、拌和溫度和壓實溫度進行旋轉壓實試驗（如表1所示），比較溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的壓實特性。

表1 不同的旋轉壓實成型拌和溫度

2 結果與分析

2.1 粘溫性能

圖2粘度溫度變化曲線結果表明，在相同的溫度時，與基質瀝青相比，加了2%溫拌劑的溫拌瀝青的粘度沒有很明顯的下降。按照規范《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F－2004）對于基質瀝青采用170±20厘泊和280±30厘泊對應的等粘溫度作為瀝青混合料的拌和與壓實溫度。得到摻入2%溫拌劑的溫拌瀝青與基質瀝青的拌和溫度和壓實溫度分別是162℃和145℃，165℃和148℃，實驗結果相差也不大，所以單獨只從粘度變化來評價溫拌劑的溫拌效果并不可行。

2.2 溫拌瀝青旋轉壓實特性研究

旋轉壓實成型試件過程中，電腦自動監控試件的高度，通過計算，可得出不同旋轉壓實次數對應的試件壓實度。壓實度與壓實次數的關系曲線圖，即為旋轉壓實密實曲線。它反映的是瀝青混合料在攤鋪、碾壓和使用過程中的密實度變化情況。由上圖3試驗結果可以得出，不管是熱拌瀝青混合料還是溫拌瀝青混合料，都是隨著溫度的升高壓實越容易，并且所需的壓實功也隨著壓實次數的增加而增大，壓實度與壓實次數成指數關系。

同時，在相同壓實次數下，加入溫拌劑的溫拌瀝青混合料在較低溫度下壓實度大于普通熱拌混合料的壓實度，更易于壓實，溫拌劑對瀝青混合料起到良好的溫拌和潤滑作用。當溫拌瀝青混合料的壓實溫度降到115℃時，其壓實特性優于正常熱拌瀝青混合料（150℃）的壓實特性，并且拌和溫度降低了35℃。對比壓實溫度為130℃和150℃時溫拌瀝青混合料的壓實特性發現，溫拌瀝青在低溫130℃時的壓實度比高溫150℃大。說明在一定溫度范圍內，壓實溫度越低，溫拌相對于熱拌瀝青混合料容易被壓實的這種特性越明顯。

綜合粘度和旋轉壓實特性的實驗結果可知，對于新型溫拌劑僅僅從降低粘度的能力去評價溫拌劑的效果是不可行的。該種新型溫拌劑并不是通過降低瀝青粘度來降低瀝青混合料拌和壓實溫度從而起到溫拌的效果的，而是通過加入的溫拌劑在瀝青各組分之間起到一種潤滑劑的作用來降低瀝青的拌和壓實溫度。該文提出通過旋轉壓實試驗來比較瀝青混合料不同溫度下壓實過程中壓實度的變化來評價溫拌劑的壓實效果。旋轉壓實特性評價方法更加貼近實際工程施工，有效的模擬了路面碾壓過程，對新型溫拌劑（增加潤滑作用）的合理摻量、壓實溫度和溫拌效果的評價起到良好作用。