掺EC120温拌改性沥青混合料的拌和与压实温度研究

陆宏新，肖 杰，唐咸远

(1.广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530001；2.长沙理工大学交通运输工程学院，湖南 长沙 410076)

掺EC120温拌改性沥青混合料的拌和与压实温度研究

陆宏新1，肖 杰2，唐咸远2

(1.广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530001；2.长沙理工大学交通运输工程学院，湖南 长沙 410076)

为确定掺EC120温拌改性沥青混合料的拌和与压实温度，文章采用等体积法，对掺3%EC120温拌AC-13密级配沥青混合料进行室内试验研究，并与常规的热拌沥青混合料进行对比分析。结果表明：掺3%EC120温拌改性沥青混合料的压实温度降低了27.1 ℃，与厂商建议的30 ℃接近；以等体积法确定的温拌沥青混合料，其使用性能均满足规范要求；相对于传统的热拌沥青混合料，温拌改性沥青混合料有优异的高温稳定性、略低的水稳定性、较好的低温抗裂性。

EC120；温拌改性沥青；热拌沥青混合料；温度；等体积法

0 引言

目前，我国高速公路沥青路面主要采用热拌沥青混合料(HMA)，其生产拌和温度高达160 ℃甚至更高，不仅消耗了大量能源同时还排放大量的废气和粉尘，造成周围环境的污染[1]。而温拌沥青混合料(WMA)是使用专用添加剂或其他方法，降低沥青在给定温度下的黏度， 从而使沥青混合料能在相对较低的温度下进行拌和与压实， 在保证路面混合料使用性能的同时还能节约能源、保护环境。

对普通热拌沥青混合料而言，《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)[2]采用等黏度原则确定其拌和与压实温度。但是，目前国内外对温拌沥青混合料的拌和与压实温度的确定没有统一的方法，特别是关于温拌改性沥青混合料这方面研究更少。张立强[3]的研究表明用等黏原理确定施工温度的方法不适应SBS聚合物改性沥青，建议采用等体积性(空隙率)法。张争奇[4]提出采用和易性试验法确定改性沥青混合料拌和与压实温度。陈华鑫[5]根据4种SBS改性沥青混合料在最佳压实温度下的黏度与剪切速率关系，建议改进改性沥青等黏原则，测黏剪切速率为60s-1，而不是ASTMD2493规定的6.8s-1。吴超凡[6]的研究指出等黏原则用来确定掺Sasobit的温拌沥青混合料拌和与压实温度与实际并不相符合，建议采用等体积法确定其温度的中值。EC-120是一种新型的温拌改性剂，掺入在SBSI-D聚合物改性沥青中的拌和与压实温度如何确定有待研究。本文通过实验室试验，研究等体积法确定拌和与压实温度中值是否适用于掺EC120温拌改性沥青混合料。

1 试验材料

沥青为SBSI-D聚合物改性沥青，严格按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)[7]要求测试的各项指标结果见表1。集料为玄武岩粗集料与石灰岩细集料，按照《公路工程集料试验规程》(JTGE42-2005)[8]的要求对所采用集料与矿粉分别进行主要指标的测试， 检验结果均达到《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40-2004)[2]规定的要求。采用的温拌剂EC120是深圳海川工程科技有限公司研发的一种熔点很低的混合物，可完全溶解于沥青中，并且与沥青形成稳定的化合物。

对不掺EC120温拌剂的普通热拌沥青混合料进行了配合比设计，确定的最佳沥青用量为4.8%，混合物集料的级配见表2，混合料击实试验按照现行规范[7]中T0702-2011的要求进行，并在试验过程中严格控制温度。

表1 SBS I-D聚合物改性沥青性质表

表2 集料混合物的级配数值表

2 混合料拌和与压实温度的确定

多年来，沥青混合料的拌和与压实温度都是采用黏度-温度曲线来确定，并据此温度来指导沥青路面施工。现在无论是马歇尔还是Superpave设计体系，均采用沥青结合料黏度0.17±0.02Pa·s及0.28±0.03Pa·s对应的温度范围作为沥青混合料的拌和与压实温度，采用布氏(Brookfield)旋转黏度计进行测定[2,6]。然而，对于改性沥青的拌和与压实温度的确定，已有研究表明等黏温度原则并不适用聚合物改性沥青，建议对等黏温度原则进行修正或者改用其他方法，如等体积性(空隙率)法[3-4]。

足够的润滑和容易裹覆集料的沥青是沥青混合料在拌和时所需要的；而在沥青混合料压实时需要沥青能够把集料胶结在一起，形成密实材料。等体积法原则是指沥青混合料具有相同的体积性参数，如空隙率等。从理论上讲，要求除沥青外的其它变量，如集料、级配、压实功、压实方法都一致。沥青混合料的空隙率，是指矿料及沥青以外的空隙(不包括矿料自身内部的孔隙)的体积占试件总体积的百分率，过大容易造成车辙、水损害等，过小则容易引起泛油等损害，是沥青混合料体积指标中最重要的指标之一。

为了检验等体积法确定温拌沥青混合料拌和与压实温度的可靠性，开展了改性沥青与掺温拌剂EC120改性沥青混合料在不同温度下压实后的空隙率，其中温拌剂EC120掺量为厂商建议的沥青含量的3%；试验方法按现行规范[7]，采用T0702-2011所述方法制作试件并测定空隙率，试验结果见图1。

图1 改性沥青与掺3%的EC120改性沥青 混合料空隙率-击实温度关系图

由图1可知，相同温度下，零掺量比掺3%的EC120改性沥青混合料的空隙率大；空隙率一定的情况下，掺3%的EC120比零掺量改性沥青混合料的击实温度低。不管何种掺量，空隙率均随击实温度的升高而下降，且与击实温度近似呈直线关系。经回归分析得出两者关系如式(1)所示：

W=A×T+B

(1)

式中：W——混合料空隙率；T——压实温度；A、B——回归分析的参数。

表3给出了回归分析参数以及相关系数平方R2的值，对于给定的空隙率W，根据式(1)可以直接算出压实温度。应用设计空隙率4.8%，根据相关参数计算得出压实温度。有研究表明[3]：SBS改性沥青的施工温度比基质沥青高5 ℃～10 ℃，本文取拌和温度高出压实温度10 ℃。

表3 混合料等体积原则确定的拌和与压实温度表

从表3可以看出，改性沥青混合料压实温度为162.1 ℃，掺3%的EC120温拌剂沥青混合料压实温度为135.0 ℃，两者相差27.1 ℃，与厂商建议的30 ℃非常接近。这说明用等体积法初步确定掺EC120温拌沥青混合料的拌和与压实温度是可行的。

3 混合料路用性能

为了进一步验证等体积法在确定掺EC120温拌改性沥青混合料的拌和与压实温度的有效性，采用该法确定的拌和与压实温度制作试件，开展掺3%的EC120温拌AC-13沥青混合料的一系列试验，并与常规的AC-13热拌沥青混合料进行对比，评价掺EC120温拌混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性。

3.1 高温稳定性

按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)，开展掺3%的EC120温拌AC-13沥青混合料及热拌AC-13沥青混合料的高温稳定性试验，试验结果见表4。

表4 沥青混合料的高温稳定性数值表

由表4可知，掺3%的EC120的温拌AC-13沥青混合料与热拌沥青混合料的高温稳定性指标均符合规范要求；温拌沥青混合料具有优异的高温稳定性，温拌添加剂的加入可以显著提高车辙试验测定的动稳定度，测得的动稳定度比常规的热拌沥青混合料提高40.9%。

3.2 低温抗裂性

通过开展掺3%的EC120温拌AC-13沥青混合料与热拌沥青混合料的低温抗裂性试验，结果见表5。

表5 沥青混合料的低温抗裂性数值表

由表5可以看出， 掺3%的EC120温拌AC-13沥青混合料与热拌沥青混合料的破坏弯拉应变均符合规范要求；温拌沥青混合料较热拌沥青混合料的低温抗裂性好，加入温拌添加剂后低温弯曲试验破坏应变提高了13.6%。

3.3 水稳定性

现行规范[2]规定沥青混合料的水稳定性通过浸水马歇尔试验与冻融劈裂试验两种试验评价。浸水马歇尔试验是测定混合料试件在受到水损坏前后的马歇尔稳定度，根据试验结果计算的马歇尔试验残留强度比MS0，用来评价沥青混合料的水稳定性。冻融劈裂试验适用于测定混合料试件在受到水损坏前后劈裂破坏的抗拉强度，根据试验结果计算的冻融劈裂试验残留强度比TSR，用于评价沥青混合料的水稳定性。

通过室内试验得到掺3%的EC120温拌沥青混合料与热拌沥青混合料的水稳定性，结果见表6。

表6 沥青混合料的水稳定性数值表

从表6可以看出， 掺3%的EC120温拌AC-13沥青混合料与热拌沥青混合料的水稳定性也均符合规范要求；相对热拌沥青混合料，温拌沥青混合料有偏低的水稳定性，但偏低不多。

通过以上室内试验得到掺3%的EC120温拌AC-13沥青混合料路用性能，并与热拌AC-13沥青混合料对比可知：相对于热拌沥青混合料，温拌沥青混合料具有优异的高温稳定性，低温抗裂性较好、水稳定性略低。试验结果表明用等体积法确定的温拌沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性都符合规范要求，证明掺EC120温拌改性沥青混合料的拌和与压实温度是可以用等体积原则确定的。

4 结语

本文通过室内试验，讨论了典型掺量下(3%)EC120温拌沥青混合料的拌和与压实温度确定的方法，结果表明：

(1)传统的等黏原则确定拌和及压实温度不适用热拌改性沥青混合料，同样也不适用于温拌沥青混合料。

(2)通过利用混合料空隙率-温度关系，应用等体积原则确定沥青混合料压实温度的方法，在典型掺量3%EC120下，压实温度降低27.1 ℃，这与厂商建议的30 ℃非常接近。

(3)以等体积法确定的拌和及压实温度的温拌沥青混合料，相对于传统的热拌沥青混合料，有优异的高温稳定性、略低的水稳定性、较好的低温抗裂性。

(4)试验结果表明掺EC120温拌改性沥青混合料的拌和与压实温度是可以用等体积原则确定的。

[1]徐世法，颜 彬，季 节，等.高节能低排放型温拌沥青混合料的技术现状与应用前景[J].公路，2005(1):195-198.

[2]JTGF40-2004，公路沥青路面施工技术规范[S].

[3] 张立强，周进川.SBS改性沥青拌和与压实温度的确定[J].公路交通技术，2005(5):68-72.

[4] 张争奇，吴瑞环，季社鹏.改性沥青混合料拌和及压实温度的确定方法[J].公路交通科技，2013(8):6-11.

[5] 陈华鑫，辛斌科，李旭峰，等.SBS改性沥青等黏原则的改进[J].公路，2010(1):6-7.

[6] 吴超凡，曾梦澜，王茂文，等.添加Sasobit温拌沥青混合料的拌和与压实温度确定[J].湖南大学学报(自然科学版)，2010(8):1-5.

[7]JTGE20-2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

[8]JTGE42-2005，公路工程集料试验规程[S].

Research on Mixing and Compaction Temperatures of Warm-mix Modified Asphalt Mixture with EC120

LU Hong-xin1，XIAO Jie2，TANG Xian-yuan2

(1.Guangxi Road Construction Group Co.，Ltd.，Nanning，Guangxi，530001；2.School of Traffic and Transportation Engineering，Changsha University of Science & Technology，Changsha，Hunan，410076)

To determine the mixing and compaction temperatures of warm-mix modified asphalt mixture with EC120，and by using the equal-volume method，this article conducted the indoor laboratory tests on warm-mix AC-13 dense-graded asphalt mixture with 3% EC120，and conducted the comparative analysis with conventional hot-mix asphalt mixture.The results showed that：the compaction temperature of warm-mix mod-ified asphalt mixture with 3% EC120 is decreased by 27.1 ℃，close to 30 ℃ recommended by the manufacturer；for the warm-mix asphalt mixture determined by equal-volume method，its usage performance can meet the required specifications；compared to the conventional hot-mix asphalt mixture，the warm-mix asphalt mix-ture has excellent high-temperature stability，slightly lower water stability，and better low-temperature cracking resistance.

EC120；Warm-mix modified asphalt；Hot-mix asphalt mixture；Temperature；Equal-volume method

广西科技开发项目(桂科转1298011-4)；广西道路结构与材料重点实验室培育基地开放基金项目

U416.26

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.06.001

1673-4874(2015)06-0001-04

2015-05-05

陆宏新，高级工程师，从事道路施工技术管理与科研工作。