Sasobit温拌排水沥青混合料路用性能研究

邱自萍，王玉文

(1.广东省交通运输规划研究中心，广东 广州510101;2.广东省路桥建设发展有限公司，广东 广州 510623)

0 引言

沥青混合料的温拌（Warm Mix Asphalt，WMA）技术，可降低能源消耗和环境污染。其核心是采用物理或化学作用的手段，增强沥青混合料的施工和易性和可操作性，甚至提高沥青混合料的路用性能。在完成混合料成型后，这些物理和化学添加剂不对路面使用性能构成负面影响[1]。

排水性路面因空隙率大、表面粗糙、构造深度大、防滑、抗车辙、降低噪音等特点[2]，在雨量比较大或噪声要求高的地段，铺筑该路面已受到业内人士的普遍欢迎。为了保证排水性沥青路面优良的功能和良好的路用性能，需采用高黏度改性沥青。高黏沥青的使用可以有效地提高沥青膜的厚度，改善沥青对集料的裹覆力与抗变形能力，增强排水沥青混合料的粘结性，提高其抗松散性能和水稳性。

将温拌技术和排水技术有机结合，以解决两种技术的配伍性。那么采用排水和路用性能好、施工温度低的排水性沥青路面设计与施工技术[3-4]，将会降低施工温度，保证排水性沥青路面功能，减少排放，节约能源。但由于环境技术等原因，我国对温拌排水路面的研究较少，因此将Sasobit添加剂应用于温拌排水沥青路面具有一定的理论及实际意义。

1 温拌排水沥青混合料配合比设计

1.1 原材料的选择

试验所用矿粉、高黏沥青、温拌剂及聚酯纤维均为现场取样，矿粉为丹徒高资石料加工厂生产的石灰岩矿粉，沥青为江阴泰富沥青有限公司生产的高黏沥青，聚酯纤维由常州普拉斯化工有限公司生产。矿料选取中正玄武岩有限公司生产的玄武岩集料，矿料的试验结果见表1所列。

表1 矿料试验结果一览表

1.2 沥青混合料级配设计

集料级配采用OGFC-13级配，根据集料筛分结果，依据《公路沥青路面施工技术规范》中的OGFC-13级配范围对矿料进行级配设计。确定热拌OGFC-13矿料的三组级配A、B、C，经计算级配A的初始沥青用量为6.1%，级配B的初始沥青用量为5.5%，级配C的初始沥青用量为4.5%，三组级配聚酯纤维添加量均为混合料质量的0.25%，双面各击实50次制作马歇尔试件。测定试件的空隙率、马歇尔稳定度、流值等指标，其结果见表2所列。

表2 热拌OGFC-13沥青混合料设计级配试验结果一览表

根据表2中三组级配初试沥青用量试验结果，级配C的空隙率VV大于要求的上限25%，级配A的空隙率小于要求的下限18%。根据试验结果并结合工程经验选择级配B为设计级配。其级配曲线图如图1所示，据此进行级配B的最佳油石比设计。

图1 设计级配曲线图

根据设计的矿料比例配料，按照5种油石比，双面各击实50次制作马歇尔试件，进行空隙率、肯塔堡飞散损失、马歇尔稳定度等相关指标试验，得到各项指标均满足要求的油石比范围为4.7%～6.0%，其中值为5.35%。考虑当地的气候条件及工程特点取设计油石比为5.4%。

1.3 温拌排水沥青混合料的拌和及压实温度确定

采用热拌排水沥青混合料确定的最佳油石比对温拌排水沥青混合料进行拌和及压实温度确定[5-6]。Sasobit温拌剂的掺量为沥青用量的2.5%，聚酯纤维掺加量为混合料质量的0.25%，双面各击实50次制作马歇尔试件，沥青加热为170℃，温拌的拌和和击实温度从160℃开始按5℃梯度递减。测得的马歇尔各指标和飞散损失见表3所列和图2所示。

表3 Sasobit温拌排水沥青混合料不同温度试验结果一览表

由表3和图2可知，马歇尔稳定度随击实温度的增加而增加，空隙率、飞散损失和流值随击实成型温度的升高呈现下降趋势。权衡四者关系，最终确定该级配下的Sasobit温拌排水沥青混合料的最佳击实成型温度为150℃。此时，Sasobit温拌排水沥青混合料的空隙率为20.6%，热拌排水沥青混合料的空隙率为19.8%，均满足规定的空隙率与目标空隙率的差值不宜超过±1%的要求，且空隙率只增大了0.8%，说明Sasobit温拌剂降温效果较好。综上分析，提出温拌排水沥青混合料的击实温度为150℃。且根据经验及温拌技术指南，试验中沥青加热温度为170℃，集料加热温度为160℃，拌和温度为160℃。

图2 不同击实温度下沥青混合料指标曲线图

2 温拌排水沥青混合料路用性能评价

2.1 水稳定性能

对温拌和热拌排水沥青混合料进行浸水马歇尔、冻融劈裂试验，试验结果见表4所列。

表4 水稳定性试验结果一览表

从表4可以看出热拌排水沥青混合料和温拌排水沥青混合料的水稳定性能各项指标均满足规范对改性沥青混合料规定的技术标准。温拌排水沥青混合料的水稳定性能与热拌相比稍有降低但幅度不大。

2.2 高温稳定性能

对温拌和热拌排水沥青混合料进行车辙试验，荷载按标准方法采用0.7 MPa，试验温度为60℃[7]，测试两种拌和条件下的排水沥青混合料的车辙动稳定度指标，比较分析拌和温度和击实温度对排水沥青混合料抗车辙能力的影响，试验结果见表5所列。

表5 动稳定度试验结果一览表

由表5可以看出，温拌排水沥青混合料与热拌排水沥青混合料相比动稳定度稍有升高，说明Sasobit添加剂对排水沥青混合料的抗车辙能力有促进作用。

2.3 低温性能

沥青混合料的低温性能主要取决于强度和变形能力，抗裂性能低的材料，强度和变形能力也会相对较低。对温拌OGFC-13混合料低温性能的评价采用小梁弯曲试验得到弯曲应变，其试验结果见表6所列。

表6 小梁弯曲试验结果一览表

由表6可看出，温拌OGFC-13沥青混合料的低温抗裂性相对热拌OGFC-13沥青混合料有所降低，但降低幅度不大。

2.4 老化性能

对温拌排水沥青混合料老化后的水稳定性能和低温抗裂性能进行了研究。

2.4.1 老化试验与低温、水稳试验的试件准备

采用油石比5.4%，Sasobit温拌剂掺量为沥青质量的2.5%，按照室内拌和温度制作OGFC-13温拌排水沥青混合料，对松散混合料进行短期和长期老化处理，成型试件的温度调至175℃和150℃。

2.4.2 水稳定性试验

将以上制备的马歇尔试件进行浸水马歇尔稳定度试验和冻融劈裂强度试验，试验结果如表7所列。

表7 老化后水稳定性试验结果一览表（单位：%）

由表7可知，老化对热拌OGFC-13沥青混合料和温拌OGFC-13沥青混合料的抗水损坏性能有所影响，且相比短期老化，长期老化后指标降幅更明显。老化沥青混合料在荷载和水的作用下，更容易产生松散和剥落现象，所以应采取措施提高沥青路面的抗老化性能，减少沥青路面水损坏的发生。

2.4.3 低温抗裂性

将以上制备的棱柱体试件进行低温弯曲试验，试验结果如表8所列。

表8 老化后低温弯曲试验结果一览表

由表8可知，老化后热拌OGFC-13沥青混合料和温拌OGFC-13沥青混合料的低温抗变形能力比未老化沥青混合料均有所下降，且长期老化后的低温抗变形能力小于短期老化。老化作用使OGFC-13沥青混合料低温变形能力减弱。

通过分析可知，温拌剂的加入对OGFC-13沥青混合料的老化性能没有明显影响。而老化沥青混合料的水稳定性和低温性能都出现下降，所以在沥青混合料路用性能评价中，建议增加沥青混合料老化后水稳定性和低温性能的评价指标，利用老化混合料的性能指标变化合理选择沥青混合料。

3 结论

（1）通过试验，提出温拌排水沥青混合料的击实温度为150℃，试验中沥青加热温度为170℃，集料加热温度为160℃，拌和温度为160℃。

（2）与热拌排水沥青混合料相比，温拌排水沥青混合料的高温性能稍有升高，水稳定性能稍有降低，低温性能有所下降，但降低幅度较小，而老化性能没有明显改变。

（3）OGFC-13型温拌排水沥青混合料的路用性能与热拌排水混合料接近，温拌剂的加入对其路用性能影响较小，通过合理的选择温拌剂的种类与用量，可以实现排水路面的温拌技术。

[1]秦永春，黄颂昌.温拌沥青混合料技术及最新研究 [J].石油沥青，2006，20(4)：18-21.

[2]王坤，陈景雅.Sasobit温拌排水沥青混合料水稳定性研究[J].武汉理工大学学报，2013，37（4）：853-858.

[3]郑晓光,张瑜,等.温拌剂对排水性沥青混合料性能的影响[J].重庆交通大学学报，2012，31(6)：1154-1158.

[4]American Society for Testing and Materials(ASTM).Standard Viscosity-temperature chart for Asphalts,esignation D2493-01.Pennsylvania:ASTM,2001.

[5]叶奋，王宝松，贾晓阳,等.成型温度对温拌沥青混合料水稳定性的影响[J].建筑材料学报，2009，12(3)：303-308.

[6]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社，2001：80-436.

[7]郭平，祁峰，弥海晨.温拌沥青混合料的路用性能[J].长安大学学报，2010，30（3)：10-14.