基于PP 裂解蠟的溫拌瀝青混合料性能研究

王志美 李傳強 史紹松

（1、重慶通力高速公路養護工程有限公司，重慶401120 2、重慶交通大學材料科學與工程學院，重慶400074 3、重慶交通大學土木工程學院，重慶400074）

在瀝青路面建設中，我國常采用熱拌瀝青混合料（HMA）技術。但是在瀝青混合料的熱拌過程中，溫度一般高達170℃～180℃，過高的溫度不僅帶來了較高的施工難度，也釋放出大量的有害氣體，對作業人員和環境帶來嚴重危害[1]。如何降低瀝青混合料施工溫度并保證路用性能一時成為道路技術人員關注的重點問題，溫拌瀝青混合料（WMA）技術由此誕生。WMA 施工溫度較熱拌技術低20℃～30℃[2]，同時也能提高路面使用性能[3]。此外，我國是塑料大國，每年廢塑料的產量巨大并且難以降解，給環境帶來了嚴重污染[4]。通過廢舊塑料資源化技術可以得到低碳有機化合物，實現對廢塑料的再利用[5]。作為該技術產物之一的石蠟，由于具有潤滑降粘的作用，可以改性瀝青制成混合料，降低拌和溫度，提高路用性能，達到一定的溫拌效果[6]。

本文采用熱裂解制備的廢舊聚丙烯裂解蠟（以下簡稱PPW）制備溫拌改性瀝青混合料SMA-13（油石比為6%），通過水穩定性試驗和車轍試驗探究不同摻量下的PPW 對改性瀝青混合料路用性能的影響，為溫拌技術的發展提供參考。

1 試驗材料及試驗方案

1.1 試驗材料

（1）廢舊聚丙烯裂解蠟（PPW）。通過熱裂解法在390℃溫度下生產廢舊聚丙烯裂解蠟，主要成分為烷烴和烯烴，性能滿足相關規范。

（2）瀝青。采用的瀝青為殼牌AH-70 號基質瀝青，性能滿足《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）要求，具體參數見表1。

表1 AH-70 基質瀝青主要技術指標及檢測結果

（3）集料。采用的粗集料采集于自然界的玄武巖，細集料為碎石制砂機加工而成，礦粉為玄武巖礦粉。

（4）礦料級配。瀝青混合料采用的級配為SMA-13，技術指標見表2。

表2 SMA-13 級配表

1.2 試驗方案

（1）按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20 -2011）要求，通過浸水馬歇爾試驗和低溫凍融劈裂試驗來驗證本實驗改性瀝青混合料的水穩定性。

（2）按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20 -2011）要求,通過輪碾壓法制作SMA-13 車轍板，測試其高溫抗車轍能力。

（3）按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTG E20 -2011）要求，通過低溫彎曲試驗，測試其低溫抗裂能力。

2 溫拌改性瀝青混合料路用性能

通過馬歇爾試驗確定了混合料最佳油石比為6%，各組聚丙烯裂解蠟摻量分別為6%、8%、10%，分別測試混合料的水穩定性和高溫穩定性。

2.1 水穩定性

按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ052-2000）的要求，通過浸水馬歇爾試驗和低溫凍融劈裂試驗來驗證本實驗改性瀝青混合料的水穩定性。

2.1.1 殘留穩定度試驗

SMA-13 型瀝青混合料的浸水馬歇爾穩定度和48h 恒溫（60℃）水槽殘留穩定度結果見圖1。

圖1 殘留穩定度試驗結果圖

通過圖1 可以看出，隨著廢塑料裂解蠟摻量的增加，穩定度明顯提高，各摻量瀝青混合料的穩定度遠高于基質瀝青混合料，且隨著改性劑摻量增加，穩定度緩慢提升，說明改性劑對混合料的抗車轍能力有利好作用。

通過48h 浸水馬歇爾穩定度的數據以及穩定度的數據，根據公式1 可以得出不同摻量下PPW 改性瀝青混合料的殘留穩定度%，各組混合料殘留穩定度均高于基質瀝青混合料的殘留穩定度，且滿足規范要求的80%以上。說明廢舊塑料裂解蠟的加入對殘留穩定度有改善效果。

2.1.2 凍融劈裂試驗

SMA-13 型瀝青混合料的凍融劈裂試驗結果見圖2。

圖2 凍融劈裂試驗結果圖

由圖2 得出的抗拉強度數據以及公式2 可以得出抗拉強度比。四種瀝青混合料的抗拉強度比均超過規范要求的80%，PPW 改性瀝青混合料的劈裂抗拉強度相較于基質瀝青混合料有所提高，說明廢塑料裂解蠟的加入對混合料的抗拉強度有改善作用。

2.2 高溫穩定性

按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ052-2000）的要求，參考前面試驗結果采用最佳摻量，即10%PPW 改性瀝青混合料進行車轍試驗。通過觀察動穩定度以及車轍深度來驗證改性瀝青混合料的高溫穩定性。試驗結果見表3。

表3 動穩定度試驗結果

由表5 可以看出：10%PPW 改性瀝青混合料的動穩定度滿足規范要求，且改性效果明顯，性能遠高于基質瀝青，說明PPW能夠改善瀝青混合料的高溫性能。同時，10%PPW 改性瀝青混合料不同溫度和時間下的試驗車轍深度都大于基質瀝青混合料，說明同等試驗條件下，10PPW 改性瀝青混合料抗變形能力強，高溫性能好。

2.3 低溫抗裂性

按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》（JTJ052-2000）的要求，參考前面試驗結果采用最佳摻量，即10%PPW 改性瀝青混合料進行低溫彎曲試驗。通過觀察破壞彎拉應變來驗證改性瀝青混合料的低溫抗裂性。試驗結果見表4。

表4 低溫彎曲試驗結果

由表6 可知，由于PPW 的加入，瀝青混合料的抗彎拉強度有所提高。抗彎拉強度反映了瀝青混合料的低溫彎曲性能，抗彎拉強度值越大，表明瀝青混合料的抗破壞能力越強，低溫環境中，抵抗溫度收縮的能力越強。同時，瀝青混合料的破壞彎拉應變也有一定程度的提高，說明PPW 能夠改善瀝青混合料的低溫性能，增強路面抵抗低溫開裂的能力。

3 結論

3.1 浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗結果說明了添加PPW可以提高SMA 瀝青混合料的水穩定性，延長瀝青路面的使用壽命。其中，10%摻量下的PPW 改性瀝青混合料改善效果最好。

3.2 標準車轍試驗結果說明了10%摻量的PPW 可以提高瀝青混合料的抗變形能力，改善高溫穩定性。

3.3 低溫彎曲試驗結果說明了10%摻量的PPW 能夠改善瀝青混合料的低溫性能，但是改善程度較低。