基于車轍成型機(jī)的Evotherm溫拌混合料壓實(shí)溫度設(shè)計(jì)方法

張 敏

(山西省交通建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心(有限公司)，山西 太原 030032)

1 EvothermT溫拌劑作用機(jī)理

EvothermT溫拌劑采用油包水的原理，在瀝青中添加EvothermT溫拌劑后，在瀝青中引用大量的微水珠，可在瀝青中起到滾珠、軸承的作用，降低了由于溫度的下降瀝青粘度上升的幅度，表現(xiàn)出在較低溫度時(shí)，瀝青仍具有較高的施工性能。另外，EvothermT溫拌劑是基于其本身具有雙極性特性的分子，該溫拌劑與瀝青混合料拌和后，形成溫拌乳化瀝青、溫拌瀝青，其中極性基團(tuán)與瀝青緊緊連接，而非極性部分與集料緊緊連接，使瀝青與集料的裹覆能力得到增強(qiáng)，當(dāng)水分子侵入時(shí)，極性水分子對(duì)瀝青與集料之間產(chǎn)生剝離時(shí)，溫拌劑與集料之間的極性強(qiáng)于水與集料之間的極性，進(jìn)而使水不能對(duì)集料表面的瀝青產(chǎn)生剝離的效果，最終溫拌劑表現(xiàn)為對(duì)集料的抗剝落效果。

2 溫拌乳化瀝青及溫拌瀝青的性能

根據(jù)生產(chǎn)廠家“益路DAT添加劑技術(shù)要求與試驗(yàn)方法”，對(duì)試驗(yàn)研究用的溫拌乳化瀝青、添加DAT-H5濃縮液溫拌瀝青、成品溫拌瀝青進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表1、表2、表3、表4。

表1 溫拌乳化瀝青測(cè)試結(jié)果

從表1表明，溫拌乳化瀝青達(dá)到了技術(shù)要求，可以用于溫拌瀝青混合料的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)。從表2、表3可知，摻加DAT-H5濃縮液溫拌劑的普通瀝青、改性瀝青性能相差不大，基于趨于一致；表4可知，成品溫拌瀝青與普通瀝青在三大指標(biāo)上也區(qū)別不大。

表2 添加濃縮液溫拌劑的普通瀝青性能測(cè)試結(jié)果

表3 添加濃縮液溫拌劑改性瀝青測(cè)試結(jié)果

表4 成品溫拌瀝青及普通瀝青三大指標(biāo)性能試驗(yàn)

3 運(yùn)用粘溫曲線確定溫拌混合料的施工和拌和溫度

為了準(zhǔn)確確定溫拌普通瀝青、溫拌改性瀝青混合料的拌和溫度、壓實(shí)溫度，本文采用Brookfield旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，分別測(cè)定了普通瀝青、SBS改性瀝青及分別添加3% DAT-H5溫拌劑的普通瀝青、SBS改性瀝青在100～175 ℃溫度條件下的布氏粘度，建立四種瀝青的粘溫曲線關(guān)系，再以粘度反推4種混合料的拌和溫度及壓實(shí)溫度。

從圖1、圖2可以看出，摻加溫拌劑后，普通瀝青+DAT-H5濃縮液溫拌劑的粘度在130 ℃之前比普通瀝青小，但130 ℃之后，普通瀝青和普通瀝青+DAT-H5濃縮液溫拌劑粘溫區(qū)線基本重合；對(duì)于改性瀝青，添加溫拌劑與不添加溫拌劑測(cè)定的粘溫曲線趨于重合，運(yùn)用此粘溫區(qū)線計(jì)算的溫拌瀝青混合料及熱拌瀝青混合料的施工溫度是相同的，可以得出采用此種方法確定的溫拌溫度無(wú)法反應(yīng)溫拌瀝青的溫拌效果。因此，采用粘溫曲線確定溫拌瀝青混合料的拌和、壓實(shí)溫度是不合適的。

圖1 普通瀝青與普通瀝青+溫拌劑粘溫關(guān)系

圖2 SBS改性瀝青與SBS改性瀝青+溫拌劑粘溫關(guān)系

對(duì)于成品溫拌瀝青，生產(chǎn)過(guò)程中也是添加DAT-H5濃縮液溫拌劑和其它附加物的產(chǎn)品，性能和添加DAT-H5濃縮液溫拌劑瀝青的性能相同。表明，采用粘溫區(qū)線確定溫拌瀝青混合料的拌和、壓實(shí)溫度是行不通的。

4 各種溫拌瀝青拌和及壓實(shí)溫度的確定方法

由于瀝青混合料溫拌技術(shù)發(fā)展非常快，由最初的溫拌乳化瀝青到添加DAT-H5濃縮液的溫拌瀝青，再到成品溫拌瀝青。因此，本文主要研究成品溫拌瀝青的拌和及壓實(shí)溫度的確定方法。研究之前，首先以熱拌瀝青混合料的設(shè)計(jì)方法，把溫拌瀝青加熱到熱拌瀝青的溫度，設(shè)計(jì)熱拌瀝青混合料級(jí)配和油石比。

本文借鑒相關(guān)研究人員的研究成果，溫拌瀝青混合料壓實(shí)后的性能與熱拌瀝青混合料一致，馬歇爾成型法不能表征溫拌瀝青混合料的特性，同時(shí)結(jié)合車轍成型方法與現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)過(guò)程相似度較高的原因，以混合料等體積參數(shù)原理，采用熱拌瀝青混合料的設(shè)計(jì)級(jí)配和油石比，溫拌改性瀝青的溫度選擇165 ℃，集料溫度選擇130 ℃、140 ℃、150 ℃、160 ℃，采用車轍試驗(yàn)機(jī)分別制作不同成型溫度的溫拌瀝青混合料車轍板試件，通過(guò)取芯機(jī)對(duì)車轍板鉆取芯樣，測(cè)定芯樣的空隙率，當(dāng)芯樣的空隙率為熱拌瀝青混合料設(shè)計(jì)空隙率，且芯樣其它指標(biāo)與熱拌瀝青混合料相當(dāng)時(shí)，確定此芯樣成型溫度為溫拌瀝青混合料的壓實(shí)溫度，再通過(guò)當(dāng)天的施工氣候、運(yùn)距等因素，反推瀝青混合料的拌和溫度、集料加熱溫度。

由圖3可知，隨集料溫度的下降，車轍成型的車轍板空隙率下降服從二次曲線的下降趨勢(shì)，混合料溫度也呈現(xiàn)二次曲線的下降趨勢(shì)。同時(shí)可知，當(dāng)混合料空隙率為3%～5%時(shí)，集料加熱溫度為143 ℃～161 ℃，改性瀝青混合料成型溫度為134 ℃～158 ℃，這時(shí)混合料的壓實(shí)效果與熱拌瀝青混合料相同。其原因?yàn)闇匕鑴┑募尤耄跒r青中引入了含有表面活性的微水珠，水微珠降低了較低溫度條件下瀝青的粘度，當(dāng)混合料溫度進(jìn)一步降低時(shí)，表面活性水珠無(wú)法繼續(xù)提供更為有效的降低粘度效果。所以，133 ℃為此溫拌改性瀝青的極限壓實(shí)溫度，實(shí)際使用時(shí)，取值應(yīng)略高于極限壓實(shí)溫度。

圖3 溫拌改性瀝青溫度與混合料空隙率的關(guān)系

5 結(jié) 論

(1)溫拌乳化瀝青、溫拌普通瀝青、溫拌改性瀝青，只是在瀝青中引入了含有表面活性的微水珠，在加熱常規(guī)試驗(yàn)時(shí)，較高溫度的試驗(yàn)條件，微水珠已被蒸發(fā)完畢。所以，溫拌瀝青與未添加溫拌劑的瀝青測(cè)試結(jié)果相差不大。

(2)在沒(méi)有成熟溫拌瀝青拌和、壓實(shí)溫度確定的大環(huán)境下，本文提出了基于車轍成型機(jī)的溫度設(shè)計(jì)法，得出改性溫拌瀝青選擇165 ℃，集料加熱溫度為142 ℃～160 ℃，改性瀝青混合料的成型溫度為133 ℃～157 ℃，成型的溫拌改性瀝青混合料性能與熱拌瀝青混合料一致。此方法可以用于其它溫拌瀝青混合料成型溫度的確定，反推現(xiàn)場(chǎng)溫拌瀝青混合料的壓實(shí)控制溫度。