不同溫拌添加劑對(duì)瀝青混合料低溫性能的影響

張 瑾，李美杰

(山東交通學(xué)院土木工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250357)

1 瀝青混合料的選取及檢測

一般來說，瀝青混合料由多種原材料組成，包括瀝青膠結(jié)料、礦粉、細(xì)集料和粗集料等，原材料的性質(zhì)直接影響到混合料的性能，尤其是對(duì)路用性能的影響比較大。

1.1 瀝青

通過對(duì)多種瀝青混合料的性能進(jìn)行分析，SBS改性瀝青具有較好的抗低溫能力，故最終選擇SBS(I－B)改性KLMY90#瀝青(以下簡稱SBS)作為試驗(yàn)?zāi)z結(jié)料。對(duì)SBS的路用性能進(jìn)行測試，檢測結(jié)果如表1所示。由表1可知，SBS各項(xiàng)檢測指標(biāo)滿足文獻(xiàn)［1］的要求。

表1 SBS試驗(yàn)檢測結(jié)果

1.2 集料

集料主要為石灰?guī)r，技術(shù)性能檢測結(jié)果如表2、3所示。

1.3 填料

填料的技術(shù)性能試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表2～4可知，粗、細(xì)集料及礦粉的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足文獻(xiàn)［1］的技術(shù)要求。

2 溫拌添加劑

2.1 Sasobit

Sasobit是一種聚烯烴類瀝青改性劑，是一種長鏈碳?xì)浠衔铮谫M(fèi)托合成法合成，廣泛應(yīng)用于各種瀝青混合料中。Sasobit每條鏈上的碳原子數(shù)量是50～120，既適用于進(jìn)口瀝青，也適用于國產(chǎn)瀝青。從外表看，Sasobit是淡黃色或白色的小顆粒。合成蠟在116℃會(huì)融化，Sasobit與合成蠟相似，當(dāng)把Sasobit加入到瀝青中，能明顯看到Sasobit會(huì)對(duì)瀝青的高溫性能造成影響。當(dāng)溫度低于熔點(diǎn)時(shí)，Sasobit在瀝青中形成一種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得瀝青混合料在高溫時(shí)穩(wěn)定性更佳，這相當(dāng)于提高了瀝青混合料的軟化點(diǎn)［2－6］。

表2 粗集料的技術(shù)性能試驗(yàn)結(jié)果

表3 細(xì)集料的技術(shù)性能試驗(yàn)結(jié)果

表4 填料的技術(shù)性能試驗(yàn)結(jié)果

2.2 Evotherm

Evotherm是以表面活性劑為基礎(chǔ)，通過濃縮液乳化技術(shù)制成。表面活性劑實(shí)際是一種能夠降低有機(jī)液體表面張力的溶劑，一般來說只需要添加少許即可。表面活性劑的部分分子團(tuán)具有較強(qiáng)的極性和吸附能力，能夠吸附瀝青中的大分子;另外一些分子團(tuán)極性較弱，具備一定的親和力，能夠起到吸附水分子的作用;當(dāng)這2種分子同時(shí)進(jìn)入到高溫瀝青中，能夠發(fā)揮不同的作用，大大地減少瀝青分子之間的作用力，降低瀝青混合料的粘性，增強(qiáng)瀝青的裹附效果［7－8］。

2.3 陸路邦溫拌劑

陸路邦溫拌劑是國產(chǎn)品牌，其主要功能是降粘［9］。陸路邦溫拌劑的主要化學(xué)成分是烷基醇酰胺，其性能十分優(yōu)越，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域中，包括液體洗滌劑和非離子活性劑等。將這種溫拌劑加入到瀝青混合料中，極性很弱的分子會(huì)迅速進(jìn)入到各個(gè)組分之中，使各組分之間的流動(dòng)性能變差，同時(shí)溫拌劑自身會(huì)形成一種分散結(jié)構(gòu)，從而降低瀝青的粘度。在實(shí)際應(yīng)用中，為了進(jìn)一步發(fā)揮陸路邦溫拌劑的分散性能，往往加入一定量的稀釋劑，如航空煤油［10－11］。

3 低溫性能試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)方案

為了更加直觀的比較不同集料組成的瀝青混合料抗剪性能的差異，對(duì)3種集料均采用AC－13級(jí)配(如圖1所示)制備瀝青混合料試件(空隙率控制在4.0%左右)，并在試驗(yàn)過程中，分別加入3種溫拌添加劑，通過試驗(yàn)測定瀝青混合料在－10℃(允許最大偏差為0.5℃)、加載速度50 mm/min時(shí)彎曲破壞的力學(xué)性質(zhì)，按照規(guī)范提出的瀝青混合料低溫性能評(píng)價(jià)指標(biāo)即最大彎拉應(yīng)變來評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫抗裂性能。由輪碾成型的板塊狀試件切割制作成250 mm×30 mm×35 mm的棱柱體試件，經(jīng)碾壓后的試件密度控制為馬歇爾試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)密度。采用MTS810型材料試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)，由系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后將得到的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。

圖1 AC－13級(jí)配曲線

3.2 試驗(yàn)分析

瀝青混合料的路用性能包括3個(gè)方面，分別是高溫性能、低溫性能和水穩(wěn)性能。這3個(gè)性能都是評(píng)價(jià)路用性能的重要指標(biāo)，直接決定瀝青混合料的品質(zhì)，瀝青混合料的低溫抗裂性能與路面的開裂直接相關(guān)［12］。本文通過小梁低溫彎曲試驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估，從低溫性能的角度分析不同溫拌添加劑對(duì)瀝青混合料的影響。試驗(yàn)采用規(guī)定的加載速度50 mm/min在跨徑中央施以集中荷載，直至試驗(yàn)破壞，記錄破壞荷載和跨中撓度，并計(jì)算出破壞時(shí)的抗彎拉強(qiáng)度和梁底最大彎拉應(yīng)變［1］。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 低溫試驗(yàn)結(jié)果

1)破壞載荷

由表5可知，瀝青混合料中加入Evotherm后承受的破壞載荷最大，達(dá)到了1 785 N;另外，添加Sasobit也能夠提高瀝青混合料的最大破壞載荷;加入陸路邦溫拌劑，試件承受最大破壞荷載的能力下降［13］。

2)抗拉彎強(qiáng)度對(duì)比

由表5可知，SBS的抗拉彎強(qiáng)度達(dá)到12.74 MPa，具有很強(qiáng)的抗拉彎能力［14－15］。3種不同的溫拌添加劑對(duì)抗拉彎強(qiáng)度的影響與對(duì)破壞載荷的影響相似，加入Evotherm后得到的效果最好，Sasobit次之，而加入陸路邦溫拌劑起到負(fù)面作用。

3)跨中撓度對(duì)比

由表5可知，SBS承受的跨中撓度為15 mm，添加Sasobit和Evotherm都起到降低跨中撓度的作用，添加陸路邦溫拌劑卻起到增加瀝青混合料的跨中撓度的作用。

4)極限應(yīng)變對(duì)比

根據(jù)文獻(xiàn)［1］的規(guī)定，瀝青混合料最小極限應(yīng)變要能達(dá)到0.025×10－6，試驗(yàn)中3種類型的混合料均滿足文獻(xiàn)［1］的要求。另外，由表5可知，當(dāng)加入Evotherm和Sasobit后，混合料的極限應(yīng)力略有下降，這說明這2種添加劑對(duì)瀝青混合料的低溫抗裂性能起到了負(fù)面影響。加入陸路邦溫拌劑，提高了混合料的低溫抗裂性能［16］。

4 結(jié)語

通過試驗(yàn)研究了不同類型的溫拌添加劑對(duì)瀝青混合料低溫性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，Evotherm能夠提高破壞荷載和抗拉彎強(qiáng)度，而陸路邦溫拌劑能夠改善跨中撓度和極限應(yīng)變;Sasobit的影響趨勢與Evotherm相同，但是影響程度沒有Evotherm大。研究表明，不同類型的溫拌添加劑能夠影響瀝青混合料的性能，所以，可以通過添加劑來改善混合料的性能。

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