Sasobit溫拌排水瀝青混合料路用性能研究

邱自萍，王玉文

(1.廣東省交通運輸規劃研究中心，廣東 廣州510101;2.廣東省路橋建設發展有限公司，廣東 廣州 510623)

0 引言

瀝青混合料的溫拌（Warm Mix Asphalt，WMA）技術，可降低能源消耗和環境污染。其核心是采用物理或化學作用的手段，增強瀝青混合料的施工和易性和可操作性，甚至提高瀝青混合料的路用性能。在完成混合料成型后，這些物理和化學添加劑不對路面使用性能構成負面影響[1]。

排水性路面因空隙率大、表面粗糙、構造深度大、防滑、抗車轍、降低噪音等特點[2]，在雨量比較大或噪聲要求高的地段，鋪筑該路面已受到業內人士的普遍歡迎。為了保證排水性瀝青路面優良的功能和良好的路用性能，需采用高黏度改性瀝青。高黏瀝青的使用可以有效地提高瀝青膜的厚度，改善瀝青對集料的裹覆力與抗變形能力，增強排水瀝青混合料的粘結性，提高其抗松散性能和水穩性。

將溫拌技術和排水技術有機結合，以解決兩種技術的配伍性。那么采用排水和路用性能好、施工溫度低的排水性瀝青路面設計與施工技術[3-4]，將會降低施工溫度，保證排水性瀝青路面功能，減少排放，節約能源。但由于環境技術等原因，我國對溫拌排水路面的研究較少，因此將Sasobit添加劑應用于溫拌排水瀝青路面具有一定的理論及實際意義。

1 溫拌排水瀝青混合料配合比設計

1.1 原材料的選擇

試驗所用礦粉、高黏瀝青、溫拌劑及聚酯纖維均為現場取樣，礦粉為丹徒高資石料加工廠生產的石灰巖礦粉，瀝青為江陰泰富瀝青有限公司生產的高黏瀝青，聚酯纖維由常州普拉斯化工有限公司生產。礦料選取中正玄武巖有限公司生產的玄武巖集料，礦料的試驗結果見表1所列。

表1 礦料試驗結果一覽表

1.2 瀝青混合料級配設計

集料級配采用OGFC-13級配，根據集料篩分結果，依據《公路瀝青路面施工技術規范》中的OGFC-13級配范圍對礦料進行級配設計。確定熱拌OGFC-13礦料的三組級配A、B、C，經計算級配A的初始瀝青用量為6.1%，級配B的初始瀝青用量為5.5%，級配C的初始瀝青用量為4.5%，三組級配聚酯纖維添加量均為混合料質量的0.25%，雙面各擊實50次制作馬歇爾試件。測定試件的空隙率、馬歇爾穩定度、流值等指標，其結果見表2所列。

表2 熱拌OGFC-13瀝青混合料設計級配試驗結果一覽表

根據表2中三組級配初試瀝青用量試驗結果，級配C的空隙率VV大于要求的上限25%，級配A的空隙率小于要求的下限18%。根據試驗結果并結合工程經驗選擇級配B為設計級配。其級配曲線圖如圖1所示，據此進行級配B的最佳油石比設計。

圖1 設計級配曲線圖

根據設計的礦料比例配料，按照5種油石比，雙面各擊實50次制作馬歇爾試件，進行空隙率、肯塔堡飛散損失、馬歇爾穩定度等相關指標試驗，得到各項指標均滿足要求的油石比范圍為4.7%～6.0%，其中值為5.35%。考慮當地的氣候條件及工程特點取設計油石比為5.4%。

1.3 溫拌排水瀝青混合料的拌和及壓實溫度確定

采用熱拌排水瀝青混合料確定的最佳油石比對溫拌排水瀝青混合料進行拌和及壓實溫度確定[5-6]。Sasobit溫拌劑的摻量為瀝青用量的2.5%，聚酯纖維摻加量為混合料質量的0.25%，雙面各擊實50次制作馬歇爾試件，瀝青加熱為170℃，溫拌的拌和和擊實溫度從160℃開始按5℃梯度遞減。測得的馬歇爾各指標和飛散損失見表3所列和圖2所示。

表3 Sasobit溫拌排水瀝青混合料不同溫度試驗結果一覽表

由表3和圖2可知，馬歇爾穩定度隨擊實溫度的增加而增加，空隙率、飛散損失和流值隨擊實成型溫度的升高呈現下降趨勢。權衡四者關系，最終確定該級配下的Sasobit溫拌排水瀝青混合料的最佳擊實成型溫度為150℃。此時，Sasobit溫拌排水瀝青混合料的空隙率為20.6%，熱拌排水瀝青混合料的空隙率為19.8%，均滿足規定的空隙率與目標空隙率的差值不宜超過±1%的要求，且空隙率只增大了0.8%，說明Sasobit溫拌劑降溫效果較好。綜上分析，提出溫拌排水瀝青混合料的擊實溫度為150℃。且根據經驗及溫拌技術指南，試驗中瀝青加熱溫度為170℃，集料加熱溫度為160℃，拌和溫度為160℃。

圖2 不同擊實溫度下瀝青混合料指標曲線圖

2 溫拌排水瀝青混合料路用性能評價

2.1 水穩定性能

對溫拌和熱拌排水瀝青混合料進行浸水馬歇爾、凍融劈裂試驗，試驗結果見表4所列。

表4 水穩定性試驗結果一覽表

從表4可以看出熱拌排水瀝青混合料和溫拌排水瀝青混合料的水穩定性能各項指標均滿足規范對改性瀝青混合料規定的技術標準。溫拌排水瀝青混合料的水穩定性能與熱拌相比稍有降低但幅度不大。

2.2 高溫穩定性能

對溫拌和熱拌排水瀝青混合料進行車轍試驗，荷載按標準方法采用0.7 MPa，試驗溫度為60℃[7]，測試兩種拌和條件下的排水瀝青混合料的車轍動穩定度指標，比較分析拌和溫度和擊實溫度對排水瀝青混合料抗車轍能力的影響，試驗結果見表5所列。

表5 動穩定度試驗結果一覽表

由表5可以看出，溫拌排水瀝青混合料與熱拌排水瀝青混合料相比動穩定度稍有升高，說明Sasobit添加劑對排水瀝青混合料的抗車轍能力有促進作用。

2.3 低溫性能

瀝青混合料的低溫性能主要取決于強度和變形能力，抗裂性能低的材料，強度和變形能力也會相對較低。對溫拌OGFC-13混合料低溫性能的評價采用小梁彎曲試驗得到彎曲應變，其試驗結果見表6所列。

表6 小梁彎曲試驗結果一覽表

由表6可看出，溫拌OGFC-13瀝青混合料的低溫抗裂性相對熱拌OGFC-13瀝青混合料有所降低，但降低幅度不大。

2.4 老化性能

對溫拌排水瀝青混合料老化后的水穩定性能和低溫抗裂性能進行了研究。

2.4.1 老化試驗與低溫、水穩試驗的試件準備

采用油石比5.4%，Sasobit溫拌劑摻量為瀝青質量的2.5%，按照室內拌和溫度制作OGFC-13溫拌排水瀝青混合料，對松散混合料進行短期和長期老化處理，成型試件的溫度調至175℃和150℃。

2.4.2 水穩定性試驗

將以上制備的馬歇爾試件進行浸水馬歇爾穩定度試驗和凍融劈裂強度試驗，試驗結果如表7所列。

表7 老化后水穩定性試驗結果一覽表（單位：%）

由表7可知，老化對熱拌OGFC-13瀝青混合料和溫拌OGFC-13瀝青混合料的抗水損壞性能有所影響，且相比短期老化，長期老化后指標降幅更明顯。老化瀝青混合料在荷載和水的作用下，更容易產生松散和剝落現象，所以應采取措施提高瀝青路面的抗老化性能，減少瀝青路面水損壞的發生。

2.4.3 低溫抗裂性

將以上制備的棱柱體試件進行低溫彎曲試驗，試驗結果如表8所列。

表8 老化后低溫彎曲試驗結果一覽表

由表8可知，老化后熱拌OGFC-13瀝青混合料和溫拌OGFC-13瀝青混合料的低溫抗變形能力比未老化瀝青混合料均有所下降，且長期老化后的低溫抗變形能力小于短期老化。老化作用使OGFC-13瀝青混合料低溫變形能力減弱。

通過分析可知，溫拌劑的加入對OGFC-13瀝青混合料的老化性能沒有明顯影響。而老化瀝青混合料的水穩定性和低溫性能都出現下降，所以在瀝青混合料路用性能評價中，建議增加瀝青混合料老化后水穩定性和低溫性能的評價指標，利用老化混合料的性能指標變化合理選擇瀝青混合料。

3 結論

（1）通過試驗，提出溫拌排水瀝青混合料的擊實溫度為150℃，試驗中瀝青加熱溫度為170℃，集料加熱溫度為160℃，拌和溫度為160℃。

（2）與熱拌排水瀝青混合料相比，溫拌排水瀝青混合料的高溫性能稍有升高，水穩定性能稍有降低，低溫性能有所下降，但降低幅度較小，而老化性能沒有明顯改變。

（3）OGFC-13型溫拌排水瀝青混合料的路用性能與熱拌排水混合料接近，溫拌劑的加入對其路用性能影響較小，通過合理的選擇溫拌劑的種類與用量，可以實現排水路面的溫拌技術。

[1]秦永春，黃頌昌.溫拌瀝青混合料技術及最新研究 [J].石油瀝青，2006，20(4)：18-21.

[2]王坤，陳景雅.Sasobit溫拌排水瀝青混合料水穩定性研究[J].武漢理工大學學報，2013，37（4）：853-858.

[3]鄭曉光,張瑜,等.溫拌劑對排水性瀝青混合料性能的影響[J].重慶交通大學學報，2012，31(6)：1154-1158.

[4]American Society for Testing and Materials(ASTM).Standard Viscosity-temperature chart for Asphalts,esignation D2493-01.Pennsylvania:ASTM,2001.

[5]葉奮，王寶松，賈曉陽,等.成型溫度對溫拌瀝青混合料水穩定性的影響[J].建筑材料學報，2009，12(3)：303-308.

[6]沈金安.瀝青及瀝青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社，2001：80-436.

[7]郭平，祁峰，彌海晨.溫拌瀝青混合料的路用性能[J].長安大學學報，2010，30（3)：10-14.