基于表面活性技術的溫拌瀝青混合料壓實特性

張 斌

（邯鄲市交通運輸局材料供應處，河北 邯鄲056000）

0 引言

現階段熱拌瀝青混合料依然在我國的公路建設中保持主導地位，但是隨著我國公路建設事業的不斷發展，公路建設中部分高能耗、高污染的現象也越來越突出。為此，我國在公路行業中積極倡導可持續發展戰略，不斷推動公路建設事業的綠色發展。在公路建設中，積極研發和引進先進的工藝和技術，其中溫拌瀝青混合料以其低耗能、低污染、延長施工周期的顯著優勢得到了大規模的推廣和應用。

溫拌瀝青混合料技術與熱拌瀝青混合料技術相比，能夠在降低30～60℃的情況下進行拌和和施工，且仍能達到熱拌瀝青混合料的性能。目前主流的溫拌技術分為3類：

（1）發泡降黏技術，是在瀝青混合料拌和過程中加入諸如沸石一類的溫拌劑，該類溫拌劑能夠在瀝青混合料的拌和過程中釋放出水，通過水在瀝青中的膨脹產生發泡作用，使得瀝青混合料能夠在低溫情況下進行拌和和施工；

（2）低熔點有機降黏技術，主要是從微觀角度分析，低熔點的降黏劑能夠分散和滲透到瀝青的微觀結構中，改變瀝青之前的溫度結構，與瀝青質、膠質形成新的氫鍵，因此，降黏劑的加入提高了瀝青的分散程度，降低了瀝青混合料拌和過程中瀝青的黏度；

（3）乳化瀝青降黏技術，通過獨特的化學表面活性劑，配置成皂液的形式直接加入拌和缸，與瀝青、石料進行攪拌，在化學表面活性劑和水膜的共同作用下改變瀝青短暫的動力黏度，從而改善了瀝青在較低溫度下的拌和性能。

1 基于表面活性技術的溫拌瀝青混合料機理

瀝青混合料主要是通過瀝青與集料之間的相互吸附作用，瀝青與集料之間是通過物理吸附作用，熱瀝青在集料表面鋪展開，從而裹覆集料形成一層裹覆膜，進而通過一定的外力作用壓實成型，待降低到一定溫度之后就能得到具有一定強度和韌性的瀝青混合料?；诒砻婊钚约夹g的溫拌瀝青混合料技術，主要是通過具有極性和非極性兩種不同的結構起作用。在兩種不同極性部分之間形成界面膜，能夠降低瀝青和集料兩者之間的界面能，從而增加兩者之間的潤滑特性。

基于表面活性技術的溫拌瀝青混合料是在瀝青與集料的拌和過程中，將溫拌劑加入拌和鍋內，在葉片的攪拌作用下，表面活性劑與熱瀝青進行充分接觸，水分能夠在短時間內迅速蒸發，表面活性劑中的親油基與瀝青接觸，從而在瀝青內部形成具有潤滑功能的吸附水膜。此外，由于表面活性劑的存在，也降低了瀝青與石料界面的接觸角，促使瀝青在集料表面更好地鋪展，使瀝青膠粒充分裹覆集料。而殘留在瀝青內部的吸附水膜則起到潤滑作用，暫時改變瀝青的黏度，從而改善瀝青在拌和過程中的工作特性。

2 基于表面活性技術的溫拌瀝青混合料壓實特性分析

2.1 級配及溫拌劑摻量選擇

本文基于表面活性技術的溫拌瀝青混合料研究過程中采用目前應用廣泛的AC—13 級配，級配設計結果見表1。瀝青選用70#道路石油瀝青，礦料選用石灰巖，礦粉為石灰巖磨細礦粉，其中瀝青和集料的指標都滿足規范要求。

具有表面活性的溫拌劑濃縮液稀釋比例為5%（濃縮液：水=5：95）?；旌狭现校瑴匕鑴┫♂屢旱膿搅看_定為瀝青質量的10%。

表1 合成級配表

2.2 溫拌瀝青混合料壓實特性分析

在實際生產過程中，瀝青混合料拌和過程主要靠集料提供熱量，所以本文的研究過程主要是通過控制集料的加熱溫度來研究不同溫度對瀝青混合料壓實特性的影響，考察的指標主要是目前在我國廣泛采用的馬歇爾指標設計體系中的空隙率指標。通過空隙率的變化，考察溫拌劑對瀝青混合料壓實特性的影響。集料的降溫幅度分別為10℃、20℃、30℃、40℃。

溫拌瀝青混合料的拌和過程為：首先將集料加入拌和鍋中，將集料聚集于鍋底，用鏟子將集料形成凹槽，將熱瀝青倒入凹槽中，之后將溫拌劑倒入熱瀝青中，拌和90s 后，加入礦粉拌和90s。制備馬歇爾試件，測定不同即時溫度下馬歇爾試件的空隙率，通過空隙率的變化來反映基于表面活性技術的溫拌瀝青混合料的壓實特性。添加溫拌劑情況下不同溫度下瀝青混合料的空隙率變化見表2，不摻加溫拌劑情況下不同溫度下瀝青混合料的空隙率變化見表3。

表2 摻加溫拌劑不同溫度下瀝青混合料空隙率變化

表3 不摻加溫拌劑不同溫度下瀝青混合料空隙率變化

基于表面活性技術的溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料溫度相同時，兩者之間的空隙率相差不大，如果繼續降溫，溫拌瀝青混合料的空隙率開始增加，但是增加的幅度相對較小，當瀝青混合料的擊實溫度降低20℃，兩者之間的差距也能夠控制到0.2%左右，如果持續進行降溫，當降溫幅度達到40℃，基于表面活性技術的溫拌瀝青混合料的空隙率能夠達到4.7%以內，而直接降溫熱拌瀝青混合料的空隙率已達5.7%。這說明降溫幅度明顯的情況下，瀝青與集料之間的施工和易性已經明顯減弱，造成混合料空隙率增加，瀝青混合料不能完全擊實。在施工過程中，過大的空隙率極易造成瀝青路面出現早期病害。但是加入表面活性技術的溫拌劑之后瀝青混合料的空隙率能夠保持在控制范圍之內，這就說明了基于表面活性技術的溫拌劑能夠減低瀝青混合料拌和和攤鋪溫度，改善瀝青混合料的壓實效果，提高瀝青在低溫條件下的工作特性。

3 基于表面活性技術的溫拌瀝青混合料現場壓實施工

為了保證溫拌瀝青混合料路面的施工質量，必須做好前期的準備工作，施工中的各種施工機械和配件要配備到位且能保證正常施工。為了減少施工過程中瀝青混合料熱量的損失，在溫拌瀝青混合料現場攤鋪過程中，要保證不出現有礙施工進度和質量的問題。整個攤鋪和碾壓過程都采用機械化連續作業，以確保攤鋪面的質量。工程中配備了以下主要生產和施工機械：間歇式瀝青混合料拌和機（配熱貯料倉）、溫拌瀝青混合料添加設備、瀝青混合料攤鋪機兩臺、壓路機、小型手扶振動壓路機、載重量20t以上的自卸汽車和灑水車。溫拌瀝青混合料的攤鋪壓實工藝參考熱拌瀝青混合料，現場的壓實應采用空隙率和壓實度雙向控制。壓實度應達到實驗室標準密度的98%、最大理論密度的94%或試驗段密度的99%。通過對鋪筑道路的實際現場檢測，發現各項指標滿足規范規定的要求，現場的檢測結果見表4。

表4 現場檢測結果

從檢測結果來看，溫拌技術施工路面的構造深度以及壓實度滿足相關的規范要求。

4 結語

本文通過不同溫度和溫拌劑添加劑量下溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料的體積指標進行對比，研究發現基于表面活性技術的溫拌瀝青混合料能夠顯著降低瀝青混合料的拌和和壓實溫度，溫拌瀝青混合料的拌和和壓實溫度能夠減低到130～135℃和120～125℃。通過室內試驗得到的溫度能夠保證溫拌瀝青混合料在實際施工中壓實，并且各項指標達到熱拌瀝青混合料的標準。

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