常溫溫拌AC-13瀝青混合料路用性能分析

王劍君

（甘肅省蘭州公路管理局，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

近年來(lái)“節(jié)能、低碳、環(huán)?！毙椭凡牧蠈邮钱?dāng)前道路工程材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外道路工作者陸續(xù)開(kāi)展了常溫溫拌瀝青及混合料技術(shù)的研發(fā)，如艾長(zhǎng)發(fā)等[1]對(duì)常溫瀝青混合料強(qiáng)度形成機(jī)理與影響因素研究得出采用懸浮密實(shí)型級(jí)配有利于常溫瀝青混合料早期強(qiáng)度的形成；擊實(shí)功和養(yǎng)護(hù)周期是影響常溫瀝青混合料強(qiáng)度形成的主要外因；佟禹等[2]制備了一種常溫瀝青并對(duì)其瀝青混合料的性能研究得出常溫瀝青添加劑與基質(zhì)瀝青化學(xué)相容性良好；當(dāng)加熱溫度不高于188℃時(shí)，常溫瀝青熱穩(wěn)定性良好；常溫瀝青混合料各項(xiàng)路用性能均能達(dá)到熱拌瀝青混合料性能要求；趙莉娜[3]在貴州實(shí)施了常溫溫拌瀝青混合料得出SMC常溫瀝青改性劑提高了瀝青的塑性、軟化點(diǎn)，SMA瀝青混凝土具有優(yōu)異的低溫柔性、耐壓、耐沖擊、抗疲勞等性能；劉彥鋒等[4]在SMC常溫改性瀝青工程應(yīng)用研究得出常溫改性劑的能源消耗、有害氣體釋放比普通瀝青混合料更少，其混合料的低溫壓實(shí)性能更優(yōu)；渠洪衛(wèi)[5]對(duì)SMC超薄罩面研究得出SMC改性瀝青混合料具有低溫抗裂性能好，粘結(jié)力強(qiáng)、厚度薄等特點(diǎn)，大極大提高道路服役壽命，降低養(yǎng)護(hù)成本；龔小波等[6]達(dá)陜高速公路養(yǎng)護(hù)中實(shí)施了SMC瀝青混合料得出以下結(jié)論SMC薄層罩面施工以其施工時(shí)間短、可寒冬低溫施工，適用于養(yǎng)護(hù)及新建路面，需快速開(kāi)放交通的項(xiàng)目。

本文采用SBS和SMC制備了復(fù)合改性常溫溫拌瀝青，并分析了不同改性劑摻量對(duì)瀝青性能的影響，同時(shí)對(duì)AC-13常溫溫拌瀝青混合料的路用性能進(jìn)行分析，以期試驗(yàn)結(jié)果對(duì)常溫瀝青混合料的應(yīng)用推廣提供數(shù)據(jù)參考。

1 原材料及配合比

1.1 瀝青

本文采用的瀝青為中海油瀘州倉(cāng)庫(kù)70號(hào)基質(zhì)瀝青，其各項(xiàng)指標(biāo)均滿足相關(guān)規(guī)范要求要求。

1.2 集料

本文的粗細(xì)集料均采用四川省峨眉山的玄武巖，礦粉采用重慶產(chǎn)的石灰石礦粉，材料各項(xiàng)指標(biāo)均滿足相關(guān)規(guī)范要求。

1.3 級(jí)配

分別取0-5玄武巖、5-10玄武巖、10-15玄武巖及礦粉進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)，最終設(shè)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

根據(jù)上述級(jí)配，采用馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)確定最佳油石比為4.7%

2 瀝青及混合料性能分析

2.1 SBS+SMC復(fù)合改性瀝青性能分析

本文采用SBS和SMC復(fù)合改性，具體的改性劑配比見(jiàn)表2，并進(jìn)行性能分析確定改性劑的最佳摻量，具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表1 配合比設(shè)計(jì)結(jié)果

表2 復(fù)合改性劑摻量

表3 復(fù)合改性瀝青試驗(yàn)結(jié)果

由表3試驗(yàn)結(jié)果分析得出：

（1）在SBS摻量不變的情況下，瀝青的軟化點(diǎn)隨著SMC摻量的增加而呈現(xiàn)先降低后增加的趨勢(shì)，當(dāng)SMC摻量為12%時(shí)，軟化點(diǎn)最高為77.1℃，分析其原因?yàn)楫?dāng)SMC摻量增加到一定數(shù)量后，其組分中的橡膠與SBS共混相容形成良好的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高瀝青的軟化點(diǎn)；

（2）在SBS摻量不變的情況下，瀝青的針入度隨著SMC摻量的增加而增加，分析其原因?yàn)榻嫡巢牧显黾訉?dǎo)致瀝青變軟，進(jìn)而針入度降低；

（3）在SBS摻量不變的情況下，瀝青的延度隨著SMC摻量的增加而增加，當(dāng)SMC摻量10%，5℃延度大于100cm，分析其原因?yàn)镾MC中含有大量的橡膠類(lèi)材料，能充分提高瀝青的基體延度，因此SBS-SMC復(fù)合改性瀝青具有優(yōu)異的低溫性能；

（4）在SBS摻量不變的情況下，瀝青的彈性恢復(fù)隨著SMC摻量的增加而增加，當(dāng)SMC摻量為8%，瀝青的彈性恢復(fù)為100%，分析其原因?yàn)镾BS和SMC形成致密的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高瀝青的彈性恢復(fù)性能；

（5）在SBS摻量不變的情況下，瀝青的135℃旋轉(zhuǎn)粘度隨著SMC摻量的增加而降低，分析其原因?yàn)镾MC中含有降粘材料，有助于降低瀝青粘度，提高瀝青的施工和易性；

（6）基于上述試驗(yàn)得出，SMC的最佳摻量范圍10%左右。

2.2 混合料性能分析

2.2.1 高溫穩(wěn)定性

本文采用車(chē)轍試驗(yàn)評(píng)價(jià)混合料高溫穩(wěn)定性,車(chē)轍試件分為兩類(lèi)，一類(lèi)為全5 cm厚SMC-13混合料，一類(lèi)為上層1.5 cmSMC-13混合料下為改性SMA-13混合料3.5 cm，得到試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 混合料車(chē)轍試驗(yàn)結(jié)果

由表4得出以下結(jié)論：

（1）隨著齡期的增長(zhǎng)，SBS-SMC復(fù)合改性AC-13瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度也隨之增大，其中混合料養(yǎng)生6 d后，單層動(dòng)穩(wěn)定度增大52%，雙層動(dòng)穩(wěn)定度增大36%；

（2）在同一齡期內(nèi)，雙層組合結(jié)構(gòu)動(dòng)穩(wěn)定度大于單層結(jié)構(gòu)，6 d養(yǎng)生期后，雙層動(dòng)穩(wěn)定度比單層提高56%；

（3）總體而言，SBS-SMC復(fù)合改性AC-13高溫穩(wěn)定性完全滿足規(guī)范對(duì)于改性瀝青路面的技術(shù)要求，其高溫性能與改性瀝青AC-13大致相當(dāng)；

（4）考慮到SBS-SMC復(fù)合改性AC-13混合料高溫穩(wěn)定性隨齡期增長(zhǎng)的趨勢(shì)明顯，在實(shí)際工程中對(duì)于SBS-SMC復(fù)合改性AC-13高溫穩(wěn)定性的驗(yàn)證試驗(yàn)應(yīng)至少待試件成型120 h后進(jìn)行。

2.2.2 水穩(wěn)定性

采用凍融劈裂試驗(yàn)評(píng)價(jià)SBS-SMC復(fù)合改性AC-13的水穩(wěn)定性能，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5分析得出，SBS-SMC復(fù)合改性AC-13瀝青混合料的水穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求，并且明顯由于SBS改性瀝青AC-13混合料，說(shuō)明SBS-SMC復(fù)合改性AC-13混合料具有優(yōu)良的抗水損害能力，這與SBS-SMC改性劑與石料具有優(yōu)異的粘附性是密切相關(guān)的。

表5 混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果

2.2.3 低溫抗裂性

本項(xiàng)目選用低溫小梁試驗(yàn)對(duì)SBS-SMC復(fù)合改性AC-13的低溫抗裂性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6的試驗(yàn)結(jié)果得出，SBS-SMC復(fù)合改性AC-13具有優(yōu)異的低溫抗裂性，其低溫平均彎曲應(yīng)變達(dá)到5 500微應(yīng)變，達(dá)到SBS改性瀝青AC-13的2倍以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)規(guī)范的技術(shù)要求。

3 結(jié)論

（1）就SBS改性瀝青而言，隨之SMC摻量的增加，瀝青的軟化點(diǎn)、延度、針入度和彈性恢復(fù)等常規(guī)指標(biāo)都隨之增加，SMC的最佳摻量范圍10%左右。

（2）SBS-SMC復(fù)合改性AC-13具有優(yōu)異的高溫性能，隨著齡期的增長(zhǎng)，EMC-13瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度也隨之增大，其中混合料養(yǎng)生6 d后，單層動(dòng)穩(wěn)定度增大52%，雙層動(dòng)穩(wěn)定度增大36%；在同一齡期內(nèi)，雙層組合結(jié)構(gòu)動(dòng)穩(wěn)定度大于單層結(jié)構(gòu)，6 d養(yǎng)生期后，雙層動(dòng)穩(wěn)定度比單層提高56%。

（3）SBS-SMC復(fù)合改性AC-13的水穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求，并且明顯優(yōu)于SBS改性瀝青AC-13混合料，同時(shí)SBS-SMC復(fù)合改性AC-13具有優(yōu)異的低溫抗裂性，其低溫平均彎曲應(yīng)變達(dá)到5 500微應(yīng)變，達(dá)到SBS改性瀝青AC-13的2倍以上。

表6 混合料低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果