溫拌瀝青混合料試驗與性能評價

羅 馳，牟其海

（沈陽市市政工程設計研究院，遼寧沈陽 110819）

0 引言

熱拌瀝青混合料在拌和與攤鋪過程中，除了因高溫拌和引起的瀝青老化、降低瀝青混合料的抗老化性能之外，還會排放出大量的CO、CO2、SO2及NOx等有害氣體，據美國環境保護署的統計，一個年產20萬t的瀝青混合料拌和廠平均一年排放13 t的CO和5 t的揮發性有機化合物，0.4 t的SO2，2.9 t的 NOx和 0.65 t的有害空氣污染物[1]。熱拌瀝青混合料生產過程中不僅排放的有害氣體會加劇環境污染，同時也會進一步增大燃料油的消耗，對生產和施工人員的身體健康也產生影響。

在環境污染嚴重日益受到關注的背景下，溫拌技術應運而生，以期解決瀝青混合料的高能耗、高污染現狀，同時減少瀝青熱老化，延長施工時間。所謂瀝青混合料的溫拌技術，即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施工，一般其拌和溫度介于熱拌瀝青混合料和冷拌瀝青混合料之間，性能達到或接近熱拌瀝青混合料[2]。與熱拌瀝青混合料相比，溫拌瀝青混合料具有可減少煙氣及二氧化碳等溫室氣體的排放，減輕大氣污染；可降低瀝青混合料的拌和溫度和施工溫度，從而節省能源，減少燃料費用；可降低瀝青煙霧的揮發，改善施工環境；可降低瀝青的老化程度，延長瀝青路面的使用壽命等多重優勢。此外，溫拌瀝青混合料還具有可在低溫環境下施工、延長施工時間的特點[3-4]。經歷近十多年研究與發展，逐步形成了以發泡降粘、有機降粘及基于表面活性平臺的溫拌技術，不同溫拌技術的降溫幅度有所不同[5-7]。

目前，我國的實際工程多采用國外技術生產的溫拌劑，高成本限制了溫拌技術的推廣應用。為此國內科研機構對溫拌技術進行了積極的探索，并取得了一定的研究成果。本文對國內某自主研發的基于表面活性平臺的溫拌劑進行了試驗研究，分別以基質瀝青和SBS改性瀝青作為膠結料，以馬歇爾設計方法設計了AC-13型連續密級配瀝青混合料，測試并對比了熱拌與溫拌瀝青混合料的體積指標，并開展了熱拌與溫拌瀝青混合料路用性能的對比試驗研究。結果表明，該溫拌劑可降低普通瀝青混合料成型溫度30℃、降低SBS改性瀝青混合料成型溫度35℃，若采用較低的降溫幅度時，獲得的溫拌瀝青混合料具有更好的路用性能。

1 試驗用原材料

1.1 溫拌劑

該項研究所采用的基于表面活性平臺的溫拌劑主要成分為醇胺類化合物，有效物含量為26.7%，外觀為淡黃色乳液，密度為0.991 g/cm3，PH值為8.6。

1.2 瀝青膠結料

瀝青膠結料分別采用70#基質瀝青和SBS改性瀝青，其技術指標如表1所列。

表1 瀝青膠結料的技術指標一覽表

1.3 礦料

試驗用粗集料、細集料采用優質石灰巖，選用規格分別為S9、S12、S14和S16，填料采用石灰巖磨細礦粉，經試驗檢測礦料技術指標均符合《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）對瀝青混合料用材料的技術要求。

2 瀝青混合料配合比設計

采用馬歇爾設計方法分別對兩種瀝青膠結料的瀝青混合料進行目標配合比設計，確定設計級配曲線如圖1所示，最佳瀝青用量均為4.9%，兩種熱拌瀝青混合料的體積指標見表2所列。

圖1 設計級配曲線圖

表2 熱拌和溫拌瀝青混合料的體積指標一覽表

3 溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料體積指標對比

以設計的級配曲線和瀝青用量，以馬歇爾擊實法分別成型熱拌瀝青混合料和溫拌瀝青混合料，擊實次數為雙面75次。熱拌普通瀝青混合料成型溫度為145℃，熱拌SBS改性瀝青混合料成型溫度為170℃；對于溫拌瀝青混合料，溫拌劑摻量取為瀝青質量的7%（外摻），溫拌普通瀝青混合料成型溫度分別取為130℃和115℃，溫拌SBS改性瀝青混合料成型溫度分別取為150℃和135℃。獲得了熱拌和溫拌瀝青混合料馬歇爾試件的體積指標測試結果，見表2所列。

由表2可以看出，對于普通瀝青混合料，摻加7%（@瀝青質量）的溫拌劑后，當拌和溫度為130℃時，溫拌瀝青混合料具有比熱拌瀝青混合料更低的空隙率和更高的瀝青飽和度，表明溫度降幅為15℃的條件下，溫拌瀝青混合料具有更大的密實度；當拌和溫度為115℃時，溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的體積指標相當。溫拌SBS改性瀝青混合料與熱拌SBS改性瀝青混合料的體積指標也有類似的變化趨勢，且降溫幅度更大。這表明溫拌劑在瀝青混合料成型過程中發揮了應有的潤滑作用，更有利于瀝青混合料的壓實。

4 溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料路用性能對比

不同成型溫度下體積指標的對比結果僅能表明溫拌劑在降低瀝青混合料的成型溫度（或小幅降溫條件下提高瀝青混合料的密實度）方面發揮了作用，但加入溫拌劑后，若瀝青混合料的路用性能受到影響也是不可接受的。因此尚需對溫拌瀝青混合料的路用性能加以測試。本文依據《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）的要求，分別以車轍試驗、彎曲試驗和凍融劈裂試驗獲得的動穩定度、彎拉應變和凍融劈裂比評價溫拌瀝青混合料的高溫性能、低溫性能和水穩定性，其測試結果如表3所列。

表3 熱拌和溫拌瀝青混合料的路用性能一覽表

由表3可知，與熱拌瀝青混合料相比，摻加溫拌劑后，當降溫幅度較小（對于普通瀝青混合料為15℃，對于SBS改性瀝青混合料為20℃）時，瀝青混合料的高溫性能、低溫性能和水穩定性均有提高，有利于提高瀝青混合料的路用性能；當降溫幅度較大（對于普通瀝青混合料為30℃，對于SBS改性瀝青混合料為35℃）時，瀝青混合料的路用性能與熱拌瀝青混合料相當。由此可知，本文采用的溫拌劑可有效地降低瀝青混合料的施工溫度，對于普通瀝青混合料可降低成型溫度30℃，對于SBS改性瀝青混合料，可降低成型溫度35℃。

5 結論

通過對國內某自主研發的基于表面活性平臺的溫拌劑所進行的試驗研究，結果表明：當采用較小的降溫幅度（15℃～20℃）時，溫拌瀝青混合料具有比熱拌瀝青混合料更優的體積指標和更好的路用性能，有利于瀝青混合料的壓實成型，從而延長路面使用壽命；當采用較大的降溫幅度（30℃～35℃）時，溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的體積指標和路用性能相當。

[1]李祝龍.瀝青混合料應用中的環境保護 [J].交通運輸工程學報，2004,4(4):1-4.

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