赛欧铺改性沥青混合料温拌技术

胡小弟，高一鸣，林丽蓉，仲 甡，戴雄威

(武汉工程大学环境与城市建设学院，湖北 武汉 430074)

0 引 言

赛欧铺，英文名Thiopave，是SEAM(Sulphur extended asphalt modifier)的升级产品，它是由shell公司研发的一种硫磺温拌改性剂，常温下为褐色颗粒物，拌合过程中迅速融化，与沥青共同形成新的粘结剂，提高沥青混合料力学性能；同时它还能降低混合料出料温度，通过降低温度，实现节能减排的效果.

很多学者对硫磺改性剂进行过研究：David Strickland研究表明SEAM能提高热拌沥青混合料的低温性能[1]；郑传峰等人认为在寒冷地区掺高量(质量分数为20%)的SEAM是不合理的[2-3].杨云东认为Thiopave(硫磺)改性技术可以替代18%～26%的沥青[4].杨现茂和于漧对掺硫磺改性剂的养生时间进行了研究，并指出14天及其以上时间较好[5-6].杨锡武等人指出当SEAM 掺量大于20%以后，SEAM 改性沥青混合料具有较好的抗车辙性能和抗疲劳性能[7-8].

在我国，Thiopave改性沥青广泛应用在湖北、云南、广西以及四川等地.其中大部分使用Thiopave改性沥青混合料的地区为南方地区.根据南方地区高温多雨的特点， Thiopave改性沥青混合料的性能，尤其是高温性能和水稳定性需要特别关注.本文针对南方地区高温多雨的特点，采取室内试验的方法对Thiopave改性沥青混合料的高温稳定性和水稳定性进行研究.另外，本文还对比了Thiopave改性沥青混合料不养生和养生14天[5-6]的高温性能的差异以及改性剂对其性能的影响.

1 原材料性能检测

1.1 集料

本研究所用集料(粗、细集料)均来自湖北省孝感市大悟县采石场，其性能检测指标如表1和表2所示.由试验结果可以看到，粗、细集料所测各项指标符合《沥青面层施工技术规范》(JTG F40-2004)沥青面层粗、细集料技术要求的规范.

表1 粗集料技术性能指标Table 1 Coarse aggregate technical performance indicators

表2 细集料技术性能指标Table 2 Fine aggregate technical performance indicators

1.2 沥青胶结料

本研究采用70#道路石油沥青，其性能检测指标如表3所示.

表3 沥青基本性能Table 3 Asphalt basic performance

注：TFOT为沥青薄膜加热试验

2 矿料级配组成设计

本研究采用公称最大粒径为16 mm的粗型密集配AC-16C，其沥青混合料组成设计方法可参考文献[9]，级配设计曲线如图1所示.

图1 AC-16C级配设计曲线Fig.1 AC - 16C gradation design curve

3 试验结果与分析

本研究采用AC-16C级配和70#道路石油沥青，通过沥青混合料马歇尔配合比设计方法，确定最佳油石比为4.4%.根据已有的研究[2-4]，本研究取Thiopave:沥青质量比为30∶70，替代了大约18%的沥青.研究分析Thiopave改性沥青混合料AC-16C高温稳定性和水稳定性，并对比不养生和养生14天的高温性能的差异以及加改性剂与不加改性剂对其性能的影响.

本研究采用国标规定的车辙试验来测定Thiopave改性沥青混合料的高温稳定性，改性剂为抗剥落剂.试验温度60 ℃，轮压为0.7 MPa，试件尺寸为300 mm×300 mm×50 mm.采用浸水马歇尔和冻融劈裂试验来评价Thiopave改性沥青混合料的水稳定性.实验结果见表4～6.

表4 车辙试验Table 4 Rutting test

由表4可以看出：

a.加Thiopave未养生的沥青混合料的动稳定度较未加Thiopave的混合料动稳定度有所提高，而加改性剂的沥青混合料又比只加Thiopave的沥青混合料动稳定度稍有增加，表明加Thiopave及改性剂能提高沥青混合料的高温稳定性.

b.养生14 d的Thiopave沥青混合料的动稳定度比未加Thiopave和加Thiopave未养生的沥青混合料提高了80%以上，比养生7天的Thiopave的动稳定度提高了27%以上，表明养生14天对Thiopave改性沥青混合料的高温稳定性有较大的提高，而改性剂的加入对沥青混合料的动稳定度有所提高，只是提高的幅度不大.

表5 残留稳定度

表6 冻融劈裂强度比试验

针对以上几种沥青混合料的对比，沥青混合料的浸水马歇尔试验以及冻融劈裂试验，通过表5～6的数据可以得到：

a.加Thiopave未养生的AC-16C的水稳定性能满足规范要求，但低于未加Thiopave的AC-16C，其原因可能是加Thiopave未养生的AC-16C整体数值都比较大，可以说明加Thiopave能改善AC-16C混合料的马歇尔稳定度和劈裂强度；

b.未加Thiopave的 AC-16C和加Thiopave未养生的AC-16C以及养生7天的AC-16C和加Thiopave养生14天的AC-16C的水稳定性依次递增，而养生14天的AC-16C相较于7天的AC-16C 亦有很大的增长，可见，养生对Thiopave改性沥青混合料的水稳定性有较大的改善.

c.加Thiopave及抗剥落剂未养生的AC-16C要优于未加Thiopave的 AC-16C和加Thiopave未养生的AC-16C，加Thiopave及抗剥落剂养生7天的AC-16C要优于加Thiopave养生7天的AC-16C，加Thiopave及抗剥落剂养生14天的AC-16C要优于加Thiopave养生14天的AC-16C；可见，抗剥落剂和Thiopave的共同使用对沥青混合料的水稳定性有较大的改善.

4 结 语

本研究对AC-16C混合料添加Thiopave改性剂，并比较未养生与养生7天及14天情况下的高温稳定性，可以得到：

a.Thiopave改性剂能提高AC-16C混合料的高温稳定性；对水稳定性没有太明显提高，但是能满足规范的要求，但加抗剥落剂可在提高AC-16C混合料的高温稳定性的同时提高其水稳定性.

b.养生14天相较于养生7天以及不养生对加Thiopave的AC-16C混合料的高温稳定性和水稳定性有较大的提高，尤其是高温稳定性，因此，养生对于加Thiopave的AC-16C混合料至关重要.

c.本研究选取沥青混合料类型比较单一，在以后的研究中，会对多种沥青混合料进行添加Thiopave的性能试验，进一步验证本研究成果的可靠性.

致 谢

首先感谢武汉工程大学对本项研究的大力支持；其次，本研究也是师生共同努力的结果，在此，对参与本研究的众人表示衷心的感谢！

参考文献：

[1] David Strickland. A Study of the Low-Temperature Properties of Sulphur Extended Asphalt Mixtures[EB/OL].[2013-11-18].http://www-static.shell.com/content/dam/shell/static/sulphur/downloads/shell-thiopave-stiffness.pdf

[2] 郑传峰，佴磊，张力，等.SEAM改性沥青流变特性[J].吉林大学学报：工学版，2011，41(5)：1284-1289.

ZHENG Chuan-feng，NIE Lei，ZHANG Li,et al.Rheological properties of SEAM modified asphalt binder[J].Journal of Jilin University： Engineering and Technology Edition， 2011，41(5)：1284-1289.(in Chinese)

[3] 郑传峰，佴磊，许雅智，等.SEAM沥青混合料在寒冷地区应用研究[J].应用基础与工程科学学报，2012，20(3):386-392.

ZHENG Chuan-feng，NIE Lei，XU Ya-zhi，et al.Research on Using SEAM Asphalt Mixture in Cold Areas[J].Journal of Basic Science and Engineering, 2012，20(3):386-392.(in Chinese)

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[5] 杨现茂，张晓华，张蓉.硫磺改性沥青混合料路用性能探讨[J].西南公路，2011(2)：2-6.

YANG Xian-mao,ZHANG Xiao-hua,ZHANG Rong.The discuss of the sulfur modified road asphalt mixture[J].Southwest Highway,2011(2)：2-6.(in Chinese)

[6] 于漧，汪德元，张松林.硫磺沥青混合料养生时间与性能的关系[J].石油沥青，2012,26(6)：25-28.

YU Gan,WANG De-yuan,ZHANG Song-lin.Relationship between Reaction Time and Property of Sulfur Asphalt Mi[J].Petroleum Asphalt，2012,26(6)：25-28.(in Chinese)

[7] 杨锡武，熊世银，角述兵，等.硫磺改性沥青混合料性能及机理研究[J].湖南科技大学学报:自然科学版，2009,24(3)：61-67.

YANG Xi-wu,XIONG Shi-yin,JIAO Shu-bing,et al.Investigation on the properties of sulphur modified asphalt mixture and it's modifying mechanism[J].Journal of hunan unversity of scence technology，2009,24(3)：61-67.(in Chinese)

[8] 杨锡武，角述兵，唐军，等.硫磺改性沥青混合料性能及其应用研究[J].公路交通科技，2009，26(6)：1-7.

YANG Xi-wu,JIAO Shu-bing,TANG Jun,et al.Study on Performance of SEAM Modified Asphalt Mixture and Its Application[J].Journal of Highway and Transportation Research and Development，2009，26(6)：1-7.(in Chinese)

[9] 中华人民共和国交通部.JTG F40-2004 公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2004.