溫拌劑對瀝青混合料路用性能的影響分析

陸立波，何 艷

（1.武漢中央商務區投資控股集團有限公司，湖北 武漢，430023；2.武漢市政工程設計研究院有限責任公司，湖北 武漢，430023）

溫拌劑對瀝青混合料路用性能的影響分析

陸立波1，何 艷2

（1.武漢中央商務區投資控股集團有限公司，湖北 武漢，430023；2.武漢市政工程設計研究院有限責任公司，湖北 武漢，430023）

為了分析溫拌劑對瀝青混合料各項性能的影響，采用不同的溫拌劑摻量制備溫拌瀝青混合料，測試其馬歇爾穩定度、高溫性能、低溫性能及水穩定性，并結合溫拌劑摻量與各項性能的關系曲線，推薦了最佳的溫拌劑摻量。然后采用最佳溫拌劑摻量，對比分析了溫拌瀝青混合料和基質瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料的各項路用性能。試驗結果表明：溫拌劑在熔點以下的溫域主要起到增粘作用，在熔點以上的溫域主要起到降粘作用，因此可以改善瀝青混合料的施工和易性，提升瀝青混合料的高溫性能、水穩定性；由于溫拌劑中蠟成分在低溫時呈現脆性，因此溫拌瀝青混合料的低溫性能有所降低。

道路工程；瀝青混合料；路用性能；溫拌

0 引言

瀝青路面憑借其修筑、養護相對容易，行車舒適等特點在我國得到大規模的應用，是我國路面建設主要的結構形式。但是由于瀝青混合料在施工過程中的溫度較高，一方面瀝青混合料發生了不同程度的老化現象，使瀝青混合料的性能衰減，影響了瀝青路面的耐久性；另一方面瀝青混合料在施工過程中存在較大的能源消耗，并且產生了環境污染現象。溫拌技術是緩解瀝青混合料短期老化現象，并且達到瀝青路面節能減排的有效手段之一，因此許多國家相繼開展了溫拌瀝青混合料的研究。

孫大全等[1]介紹了溫拌技術的發展歷程，目前國外已有溫拌技術的工作原理，溫拌瀝青混合料的制備工藝及降溫幅度等，并開發了一種自主的基于軟質瀝青預拌、巖瀝青粉末復配技術的溫拌瀝青混合料制備方法。王飛等[2]基于熱拌瀝青混合料配合比設計方法，以等體積參數為設計原則，進行溫拌瀝青混合料的配合比設計，探討溫拌瀝青混合料的合理施工溫度、溫拌劑摻量、瀝青混合料理論最大密度計算的修正方法等瀝青混合料配合比設計時存在的問題。郭平[3]，王茂文[4]，陳慨[5]等研究了溫拌瀝青混合料的各項路用性能，認為溫拌劑可以改善瀝青混合料的綜合性能，只是不同類型的溫拌劑對各項性能的作用效果各有不同。魏建國[6]，周燕[7]，孫大權[8]，王素英[9]等針對溫拌瀝青混合料施工溫度確定方法不一的問題，開展了溫拌瀝青混合料拌和壓實特性研究，分析了溫拌瀝青混合料與基質瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料施工溫度的差異，并推薦了溫拌瀝青混合料適宜的拌和溫度和壓實溫度。程玲[10]，秦永春[11]等針對溫拌瀝青混合料所具有的節能減排效果進行了分析，并與熱拌瀝青混合料進行對比，認為溫拌瀝青混合料的節能減排效果十分顯著。黃明[12]，孫吉書[13]，楊麗英[14]等針對溫拌再生瀝青混合料的關鍵技術進行了研究，分析了溫拌再生瀝青混合料的高溫性能、低溫性能、水穩定性以及抗疲勞性能等，并且認為溫拌再生技術進一步提升了瀝青路面的節能減排效果。

總之，溫拌瀝青混合料技術是一項綠色環保節能的路面技術，本文首先分析了不同溫拌劑摻量對瀝青混合料各項性能的影響，推薦了最佳的溫拌劑摻量。然后采用最佳溫拌劑摻量拌制瀝青混合料，并與基質瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料各項性能進行對比。

1 試驗設計

1.1 原材料

瀝青分別采用70#道路石油瀝青和SBS改性瀝青，其主要技術性質檢測結果見表1，各項性能均滿足我國現行相關規范的要求。溫拌劑采用德國Schiimann-Sasol公司生產的Sasobit改性劑，其主要技術指標檢測結果見表2。粗集料采用3～5 mm、5～10 mm、10～15 mm 的玄武巖，細集料采用 0～3 mm的石灰巖，填料采用石灰巖質礦粉，上述礦料均能滿足我國現行規范的要求。

表1 瀝青主要技術性質

表2 Sasobit主要技術指標檢測結果

1.2 瀝青混合料

本文采用AC-13C作為不同類型瀝青混合料各項路用性能對比分析的研究對象，礦料級配為我國現行規范推薦的中值，具體見表3，最佳油石比為4.9%。

表3 采用的AC-13C礦料級配

1.3 試驗方案

（1）采用馬歇爾穩定度試驗、車轍試驗、低溫彎曲試驗以及浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗，分別測試溫拌劑摻量為0、2%、3%、4%時溫拌瀝青混合料的馬歇爾穩定度、動穩定度、破壞彎拉應變以及殘留穩定度、強度比。通過分析不同性能指標與溫拌劑摻量關系曲線的變化趨勢，推薦最佳的溫拌劑摻量。

（2）采用推薦的溫拌劑摻量，對比分析溫拌瀝青混合料和基質瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料的各項路用性能。

2 試驗結果與分析

2.1 溫拌劑摻量對路用性能的影響

2.1.1 溫拌劑摻量對馬歇爾穩定度的影響

不同摻量的溫拌瀝青混合料馬歇爾穩定度測試結果見圖1。

圖1 溫拌劑摻量與馬歇爾穩定度的關系

由圖1可知，隨著溫拌劑摻量的增加，瀝青混合料的馬歇爾穩定度不斷增大，以溫拌劑摻量3%為例，在未添加溫拌劑時，馬歇爾穩定度為9.05 kN，當溫拌劑摻量為3%時，馬歇爾穩定度增大至11.44 kN，增長幅度達到26.4%。通過觀察溫拌劑摻量與馬歇爾穩定度的關系曲線可知，當溫拌劑摻量達到3%以后，馬歇爾穩定度的增長趨勢明顯變緩，表明繼續增加溫拌劑的摻量對馬歇爾穩定度的改善作用已不再明顯。

在瀝青混合料中添加溫拌劑之后，雖然馬歇爾試件擊實溫度要低于普通瀝青混合料，但是由于溫拌劑使瀝青在其熔點以上溫域的粘度變小，瀝青混合料的施工和易性得到改善，在相同的擊實功下更易密實，再加上溫拌劑在熔點以下溫域的增粘作用，因此溫拌瀝青混合料的馬歇爾穩定度隨溫拌劑摻量的增加而不斷增大。

2.1.2 溫拌劑摻量對高溫性能的影響

不同摻量的溫拌瀝青混合料動穩定度測試結果見圖2。

由圖2可知，隨著溫拌劑摻量的增加，瀝青混合料的動穩定度亦隨之增大，以溫拌劑摻量3%為例，在未添加溫拌劑時，動穩定度為2 521次/mm，當溫拌劑摻量為3%時，動穩定度增大至5 171次/mm，增長幅度達到105.1%，表明溫拌劑對瀝青混合料高溫性能的改善十分顯著。通過觀察溫拌劑摻量與動穩定度的關系曲線可知，當溫拌劑摻量達到3%以后，繼續添加溫拌劑對瀝青混合料動穩定度的提升逐漸趨于平緩。

圖2 溫拌劑摻量與動穩定度的關系

Sasobit溫拌劑中含有的蠟成分，在熔點以下的溫域內可以通過結晶作用在瀝青混合料內部形成網狀空間結構，增大了瀝青的軟化點和該溫域內瀝青的粘度，從而提高了瀝青混合料的抗車轍能力，改善了瀝青混合料的高溫性能。

2.1.3 溫拌劑摻量對低溫性能的影響

不同摻量的溫拌瀝青混合料破壞彎拉應變測試結果見圖3。

圖3 溫拌劑摻量與破壞彎拉應變的關系

由圖3可知，隨著溫拌劑摻量的增加，瀝青混合料的破壞彎拉應變不斷減小，并且呈現先緩后急的變化趨勢，轉折點出現在溫拌劑摻量3%左右。在未添加溫拌劑時，破壞彎拉應變為2 853，當溫拌劑摻量為3%時，破壞彎拉應變減小至2 679，減小幅度達到6.1%；當溫拌劑摻量為4%時，破壞彎拉應變減小至2 517，減小幅度達到11.8%，減小趨勢明顯增快，表明溫拌劑對瀝青混合料低溫性能有一定程度的負面影響，這可能與Sasobit溫拌劑中的蠟成分在低溫條件下呈現脆性有關。

2.1.4 溫拌劑摻量對水穩定性的影響

不同摻量的溫拌瀝青混合料浸水馬歇爾試驗殘留穩定度和凍融劈裂試驗強度比測試結果見圖4。

圖4 溫拌劑摻量與水穩定性的關系

由圖4可知，隨著溫拌劑摻量的增加，瀝青混合料的殘留穩定度和強度比亦隨之增大，以溫拌劑摻量3%為例，在未添加溫拌劑時，殘留穩定度和強度比分別為83.5%和82.5%，，當溫拌劑摻量為3%時，殘留穩定度和強度比分別增大至91.7%和86.9%，增長幅度分別達到9.8%和5.3%，表明在瀝青混合料中添加溫拌劑對瀝青混合料的水穩定性有一定的改善作用。通過觀察溫拌劑摻量與水穩定性的關系曲線可知，當溫拌劑摻量達到3%以后，繼續添加溫拌劑對瀝青混合料水穩定性的提升逐漸趨于平緩。

2.2 不同類型瀝青混合料路用性能對比

由上述內容可知，3%的溫拌劑摻量是溫拌瀝青混合料各項性能指標綜合最佳的摻量。本文采用3%溫拌劑摻量拌制瀝青混合料，測試其馬歇爾穩定度、動穩定度、破壞彎拉應變及殘留穩定度、強度比，并與基質瀝青混合料、SBS改性瀝青混合料進行對比，各項性能的檢測結果見表4。

表4 不同類型瀝青混合料路用性能

由表4可知，與基質瀝青混合料相比，溫拌瀝青混合料除了低溫性能有所下降之外，其馬歇爾穩定度、動穩定度、殘留穩定度及強度比等均有不同程度的提升，表明在瀝青混合料中添加3%的溫拌劑有利于瀝青混合料綜合性能的改善。此外，與SBS改性瀝青混合料相比，溫拌瀝青混合料除了低溫性能與之差異較大之外，其他各項性能均相差不大。

3 結論

（1）溫拌劑在熔點以下的溫域通過結晶作用在瀝青混合料內部形成網狀空間結構，對瀝青主要起到增粘作用；在熔點以上的溫域，由于溫拌劑中蠟成分的影響對瀝青主要起到降粘作用。

（2）溫拌瀝青混合料的馬歇爾穩定度、高溫性能以及水穩定性的提升主要與溫拌劑的增粘作用有關。

（3）由于Sasobit溫拌劑含有蠟成分，其在低溫時具有脆性，因此溫拌劑對瀝青混合料的低溫性能有一定的負面影響。

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青海省花石峽至久治高速公路——花久高速公路正式建成通車

新青川大通道青海段最后一條連接線、青海省最后一條通州高速公路、西北首條綠色循環低碳公路——青海省花石峽至久治高速公路（花久公路）正式建成通車。

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U414

A

1009-7716（2017）12-0161-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.12.046

2017-06-21

陸立波（1978-），男，廣西貴港人，高級工程師，從事道路工程研究工作。