兩種溫拌改性瀝青混合料的路用性能評價

耿樹澤

摘 要：基于車轍試驗、低溫小梁彎曲試驗、浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗，系統(tǒng)地研究了溫拌劑類型及摻量對瀝青混合料性能的影響。同時與市場上的其他常用溫拌改性瀝青混合料的路用性能進行了比較，結(jié)果表明W1和W2兩種溫拌劑可以較好地改善瀝青混合料的路用性能。

關(guān)鍵詞：路面材料；溫拌劑；瀝青混合料；路用性能

中圖分類號：U414.03 文獻標志碼：B

0 引 言

傳統(tǒng)的瀝青混合料在拌和、攤鋪時溫度較高，不僅增加燃料成本，浪費能源，而且在施工過程中會釋放較多熱量和有毒氣體[1-2]。溫拌劑可以在保證瀝青混合料路用性能的前提下，降低瀝青拌和、攤鋪時的溫度，在一定程度上減少熱量及有害氣體的排放，從而保證瀝青路面施工時的環(huán)境質(zhì)量，降低現(xiàn)場施工人員遭受有害氣體危害的程度[3-5]。目前，市場上常用的溫拌劑種類繁多，經(jīng)其改性的瀝青混合料的路用性能也不盡相同。因此，有必要對不同溫拌改性瀝青混合料的路用性能進行研究[6-8]。

針對以上問題，制備W1、W2兩種新型溫拌改性劑，并在不同摻量條件下制備出溫拌改性瀝青混合料，借助車轍試驗、低溫小梁彎曲試驗、殘留穩(wěn)定度試驗、凍融劈裂試驗，分別對比研究不同溫拌劑類型及摻量的溫拌改性瀝青混合料路用性能的變化規(guī)律；在最佳摻量下對比評價兩種新型溫拌改性瀝青混合料與市場上其他溫拌改性瀝青混合料的路用性能，以期為溫拌改性瀝青混合料的實體工程應(yīng)用提供參考。

1 試驗原材料及配合比設(shè)計

1.1 試驗原材料

試驗所用瀝青為SBS改性瀝青，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011）測定各項技術(shù)指標均符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40—2004）中的相關(guān)要求。SBS改性瀝青主要技術(shù)指標要求及試驗結(jié)果如表1所示。

所用增粘劑為木質(zhì)素纖維，所制備溫拌劑W1、W2的物化性質(zhì)見表2。

1.2 新型溫拌劑性能測試

按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20—2011）的要求進行瀝青針入度試驗、軟化點試驗和延度試驗，試驗結(jié)果見表3。

摻量的增加，其溫拌瀝青的針入度及軟化點提高，說明二者皆可改善溫拌瀝青混合料的高溫性能；同時，隨著摻量的增加，溫拌瀝青的延度也有所提高。

1.3 配合比設(shè)計

隧道內(nèi)瀝青路面應(yīng)具有較好的耐久性、抗滑性能以及降噪性能。為達到這一要求，選用OGFC-13型熱拌瀝青混合料鋪筑隧道路面，OGFC-13型瀝青混合料礦料級配見表4。

表4 OGFC-13型瀝青混合料礦料級配

篩孔尺寸/mm1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075

通過率/% 1009774322523171284

在此基礎(chǔ)上，選用木質(zhì)素纖維作為增粘劑，并基于飛散試驗、析漏試驗，確定出OGFC最佳瀝青用量為5.3%。

2 兩種溫拌改性瀝青混合料高溫性能的研究

為系統(tǒng)分析溫拌劑對瀝青混合料高溫性能的影響，本文根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011），選擇普通改性SBS瀝青混合料和不同類型及摻量的溫拌改性瀝青混合料進行車轍試驗，研究溫拌劑對瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響，試驗結(jié)果見表5。

由表5可以得出以下結(jié)論。

（1） 與普通SBS改性瀝青混合料相比，幾種不同摻量的溫拌改性瀝青混合料動穩(wěn)定度明顯增大，最大增加15.2%，表明溫拌劑的摻加可明顯改善瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。這是由于溫拌劑在瀝青中形成結(jié)晶、凝膠或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，改性瀝青相位角在W1溫拌劑熔融之前大幅下降，這一相位角的顯著減小發(fā)生在50 ℃～100 ℃之間，在此溫度區(qū)間內(nèi)瀝青彈性有所提高，從而增強了改性瀝青的抗永久變形能力。

（2） 摻量2%的W1溫拌改性瀝青混合料動穩(wěn)定度比摻量2%的W2溫拌改性瀝青混合料高231%，所以W1溫拌改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性要優(yōu)于W2溫拌改性瀝青混合料。

3 兩種溫拌改性瀝青混合料低溫性能的研究

普通SBS改性瀝青混合料及不同摻量條件下W1溫拌改性瀝青混合料的低溫彎曲破壞試驗結(jié)果見表6。

通常，瀝青混合料低溫性能的評價選用抗彎拉強度及破壞應(yīng)變兩個指標。表6中，W1溫拌改性瀝青混合料的抗彎拉強度隨W1摻量的增加逐漸提高，與破壞應(yīng)變變化趨勢并非完全一致。因此，選用瀝青混合料的抗彎拉強度和破壞應(yīng)變兩個指標的綜合，即劈裂應(yīng)變能，來評價瀝青混合料的低溫性能更加合理。

由表6可以得出以下結(jié)論。

（1） 隨著W1溫拌劑摻量增加，溫拌改性瀝青混合料的劈裂應(yīng)變能也相應(yīng)增加，且均高于普通SBS改性瀝青混合料的劈裂應(yīng)變能，摻量為2%的W1溫拌改性瀝青混合料的劈裂應(yīng)變能比SBS改性瀝青混合料高78.5%，表明W1溫拌劑可明顯改善瀝青混合料的低溫穩(wěn)定性。這是由于低溫環(huán)境下W1溫拌劑與瀝青飽和組分一起結(jié)晶析出，鎖定了油類組分，共同形成網(wǎng)狀結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使得瀝青變硬、變脆，抵抗剪切變形的能力增強，從而提高了瀝青混合料的低溫穩(wěn)定性。

（2） W1溫拌改性瀝青混合料的劈裂應(yīng)變能比W2溫拌改性瀝青混合料高199%，表明W1溫拌改性瀝青混合料的低溫穩(wěn)定性比W2溫拌改性瀝青混合料好。

4 溫拌改性瀝青混合料水穩(wěn)定性能研究

選擇普通瀝青混合料及W1溫拌改性瀝青混合料進行浸水馬歇爾試驗與凍融劈裂試驗，試驗結(jié)果見表7。

由表7可以得出以下結(jié)論。

（1） 部分摻量的W1溫拌改性瀝青混合料殘留穩(wěn)定度小于普通SBS改性瀝青混合料。這是由于溫拌改性瀝青混合料拌和溫度及成型溫度較低，導(dǎo)致混合料中的水分未充分蒸發(fā)，部分水分被瀝青膜阻滯在集料表面，影響瀝青膜對集料的裹覆，對OGFC混合料水穩(wěn)定性能帶來不利影響。

（2） 溫拌改性O(shè)GFC瀝青混合料殘留穩(wěn)定度及凍融殘留強度比隨溫拌劑摻量的增加而有所提高，表明W1溫拌劑摻量影響瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。

選用摻量2%的W1、W2兩種類型溫拌改性瀝青混合料進行浸水馬歇爾試驗與凍融劈裂試驗，試驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 兩種新型溫拌改性瀝青混合的水穩(wěn)定性比較

由圖1可知，在相同摻量下，W1溫拌改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度比W2溫拌改性瀝青混合料僅高2.5%，相差較少，表明溫拌劑類型對瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響較小。

5 不同溫拌改性瀝青混合料的路用性能對比

大量實踐經(jīng)驗和研究表明，現(xiàn)有溫拌技術(shù)均可明顯達到降低拌和溫度的目的，但不同溫拌改性瀝青混合料的路用性能差別較大。選取A、B、C三種常用溫拌劑與W1、W2兩種新型溫拌劑，分別在最佳摻量下制備溫拌改性瀝青混合料，并對其路用性能進行對比評價，試驗結(jié)果見表8。

由表8可以得出以下結(jié)論。

（1） 溫拌改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度均優(yōu)于普通瀝青混合料，說明溫拌劑可改善瀝青混合料的高溫性能； W1溫拌改性瀝青混合料動穩(wěn)定度最高，為6 364 次·mm-1，說明W1溫拌劑能明顯改善瀝青混合料的高溫性能。

（2） W1、W2兩種新型溫拌改性瀝青混合料的凍融劈裂強度比較普通瀝青混合料略低。從表中殘留穩(wěn)定度及凍融劈裂強度比的整體數(shù)據(jù)來看，各瀝青混合料的差別不大，說明溫拌劑類型對瀝青混合料的水穩(wěn)定性影響較小。

（3） 對高溫性能、低溫性能以及水穩(wěn)定性能整體進行對比，得出W1溫拌改性瀝青混合料的綜合路用性能最好。

6 結(jié) 語

（1） 對比研究了溫拌劑對瀝青混合料高溫性能的影響，得出溫拌劑可改善瀝青混合料的高溫性能，且W1溫拌改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能優(yōu)于W2溫拌改性瀝青混合料。

（2） 低溫彎曲破壞試驗表明，兩種溫拌劑均可改善瀝青混合料的低溫性能，且隨溫拌劑摻量增加，溫拌改性瀝青混合料的劈裂應(yīng)變能有所提高。W1溫拌改性瀝青混合料的低溫穩(wěn)定性較W2溫拌改性瀝青混合料要好。

（3） 溫拌劑摻量影響瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。在相同摻量條件下，W1溫拌改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度比W2溫拌改性瀝青混合料僅高25%，表明溫拌劑類型對瀝青混合料的水穩(wěn)定性影響較小。

（4） 綜合對比分析兩種新型溫拌改性瀝青混合料與其他三種市場上常用溫拌改性瀝青混合料的路用性能，發(fā)現(xiàn)W1溫拌改性瀝青混合料的路用性能最優(yōu)。參考文獻：

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[責(zé)任編輯：譚忠華]