溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料性能對比

李靜

山西省公路工程監(jiān)理技術(shù)咨詢公司 山西太原 030006

1 概述

瀝青溫拌混合料，一種利用外加劑降低溫度，通過瀝青和礦料的拌和形成的混合料。溫拌瀝青混合料技術(shù)有表面活性劑法、泡沫瀝青法、有機添加法等，其中泡沫瀝青法是在混合料拌和過程中或者瀝青進入拌和鍋/筒之前導(dǎo)入水，誘發(fā)瀝青發(fā)泡，通過發(fā)泡形成的瀝青膜結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)較低溫度下對集料的裹覆，以降低瀝青混合料操作溫度[1]。有機添加劑法指的是瀝青和級配礦物混合料中加入有機添加劑，通過降低混合料的粘度使混合料更容易拌和。表面活性劑法指基于乳化平臺的一種溫拌技術(shù)，通過獨特的化學(xué)表面活性劑，配置成皂液的形式直接加入拌合缸，與瀝青、石料進行攪拌，在化學(xué)表面活性劑和水膜共同作用下改變了瀝青短暫的動力粘度，從而提高了較低溫度下的拌和性能。

2 溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料的比較

2.1 制備工藝

溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料制備的主要區(qū)別是，在拌和時需要加設(shè)溫拌劑的添加裝置，其他均可以按照熱拌瀝青混合料的制備工藝進行。溫拌瀝青混合料制備工藝如下：

溫拌瀝青混合料制備對材料的要求是，首先選擇改良后的高強性能瀝青，粗細集料則選擇耐磨性較高的，一般粗集料宜用質(zhì)地較硬、干凈且不含風(fēng)化顆粒的碎石，比如玄武巖集料。細集料采用質(zhì)地堅硬、清潔干燥、無風(fēng)化和雜質(zhì)的玄武巖或石灰?guī)r細集料。對于礦粉、溫拌劑等材料的要求是，礦粉一般選擇石灰?guī)r礦粉，溫拌劑的性能要穩(wěn)定才能起到改善施工環(huán)境的作用。

2.2 溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料的特點比較

溫拌瀝青混合料加入了溫拌劑，可降低拌和以及碾壓的溫度，從而可有效減少有害氣體的生成，降低對環(huán)境的污染，因此溫拌瀝青混合料比熱拌瀝青混合料更具有綠色環(huán)保的優(yōu)勢。采用溫拌瀝青技術(shù)，較低的拌和及攤鋪溫度，會大量減少煙薰及其他有害物質(zhì)的散發(fā)，這將極大地減輕混合料生產(chǎn)過程中可能對人造成潛在的傷害，保護施工人員的身體健康。其次，溫拌瀝青混合料較低能源消耗，拌和及攤鋪溫度降低了20-30℃左右，這對我國這樣能源短缺的能源消耗大國而言，具有重要的意義[2]。由于生產(chǎn)溫度的降低，混合料對鋼鐵制成的生產(chǎn)設(shè)備的損耗也相應(yīng)降低，可以延長設(shè)備的使用期，降低成本。再次，溫拌瀝青混合料因為拌和、碾壓的溫度較低，可以有效控制瀝青老化的速度，減少短期老化現(xiàn)象，改善瀝青混合料的使用性能，可延長使用壽命。此外，溫拌瀝青混合料溫度較低，在存儲和運輸中溫度也低，和熱拌瀝青混合料相比存儲和運輸?shù)臅r間可以適當(dāng)延長，從而提高了施工生產(chǎn)的能力。

3 溫拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料的性能比較

通過試驗分析溫拌和熱拌瀝青混合料的性能，采用馬歇爾法和性能驗證試驗對三種瀝青混合料進行測試，分別加入3 種溫拌劑，添加量均是瀝青量的5%。試驗集料選擇玄武巖，礦粉選擇石灰?guī)r，并采用SBS 改性瀝青。每一種瀝青混合料的材料、合成級配以及瀝青用量均相同，改變試驗的溫度開展馬歇爾試驗并對不同溫度下的瀝青混合料性能進行測試驗證。

3.1 材料性能

瀝青采用韓國SK-70 石油瀝青，根據(jù)試驗結(jié)果，瀝青的技術(shù)指標(biāo)都滿足公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的要求，改性瀝青使用SBS 改性劑，試驗表明，改性瀝青的延度、軟化點、溶解度等也都符合改性瀝青技術(shù)規(guī)范[3]。本試驗采用石灰?guī)r等堿性石料，用反擊式破碎機軋制的碎石，嚴(yán)格控制細長扁平顆粒含量，以確保粗集料的質(zhì)量，不宜采用多孔性或內(nèi)部吸水性強的集料。細集料選擇無風(fēng)化和雜質(zhì)且級配良好、良好粘附能力的機制砂，通過試驗，細集料的相對密度、含泥量等也都符合技術(shù)規(guī)范。

3.2 合成級配設(shè)計

本試驗使用的是AC-13 瀝青和SMA-13 級配型瀝青材料，拌和瀝青則分別使用了基質(zhì)量和改性瀝青，分別使用熱拌法和溫拌法，其中溫拌瀝青采用表面活性劑法，在不改變?yōu)r青混合料配合比的基礎(chǔ)上降低拌和溫度約20℃。

3.3 路用性能和壓實性能等比較

試驗證明，在加入溫拌劑之后，瀝青混合料拌和與成型溫度降低了20-30℃，但是各項性能指標(biāo)和熱拌瀝青混合料接近。具體來說，在同一種混合料中添加相同劑量但是不同類型的溫拌劑，對于溫度的降低效果有一定差異。其中未改性瀝青溫拌成型溫度是115℃，溫拌改性瀝青混合料的成型溫度是125℃，與相對應(yīng)的熱拌瀝青混合料的拌和溫度分別下降了30℃和40℃。對路用性能進行比較后發(fā)現(xiàn)，溫拌瀝青混合料的拌和溫度下降，隨之瀝青老化速度下降，因此溫拌可提升瀝青混合料的水穩(wěn)定性能和高溫穩(wěn)定性能。此外，通過對壓實性能的比較發(fā)現(xiàn)，熱拌混合料的空隙率會隨著溫度的下降而增大，但是溫拌改性瀝青混合料在適宜的溫度范圍內(nèi)空隙率基本保持不變。

4 結(jié)語

綜上所述，本文結(jié)合性能試驗測試，對溫拌瀝青混合料及熱拌瀝青混合料的特點、性能等進行了比較分析，得出在加入溫拌劑之后，拌和溫度至少比熱拌瀝青混合料下降20-30℃，但各項性能指標(biāo)和熱拌瀝青混合料相近。本文的研究實驗是為了證明溫拌瀝青混合料可以保持熱拌瀝青混合料相同性能的同時，還能解決混合料高能耗和重污染的問題，溫拌瀝青技術(shù)還能減緩瀝青老化、延長路面使用性能，有利于生產(chǎn)能力的提升以及生產(chǎn)成本的降低。