模拟“热拌温铺”的AC—20温拌沥青混合料性能分析

郭平　雷甲　马庆伟

摘要：为了研究“热拌温铺‘方法的合理性，采用马歇尔方法成型试件，以孔隙率为设计参数，设计4种不同击实温度的方案来进行路用性能比较。结果表明：添加HHXⅡ型温拌剂可使成型温度至少降低20 ℃，且其沥青混合料性能可以达到甚至超过热拌沥青混合料的相应性能，进一步验证了”热拌温铺“施工方法的合理性。

关键词：温拌沥青混合料；热拌温铺；AC20；路用性能

中图分类号：U414.03文献标志码：B

Abstract： In order to study the rationality of paving at lower temperature， with void ratio as a parameter， four schemes were designed to carry out the comparison of pavement performance under different compaction temperatures with Marshall specimens. The results indicate that the forming temperature drops by more than 20 ℃ when warm mix agent HHXⅡ is added into the mixture， while the pavement performance reaches or even surpasses hot mix asphalt， which proves the rationality of paving at lower temperature.

Key words： warm mix asphalt mixture； paving at lower temperature； AC20； pavement performance

0引言

桃园大桥位于黄延高速K33+401～K33+831，长430 m，高106 m，桥面单幅宽15 m。由于气候的影响，正常沥青面层施工工艺不能保证路面的工程质量，为延长施工时效，确保沥青路面性能，需采用 “热拌温铺”的施工工艺进行桥面铺装层的铺筑。“热拌温铺”工艺主要通过使用温拌沥青延长沥青混合料容许压实时间，有效提高路面压实度，从而保证路面的耐久性[12]。本文采用“热拌温铺”的方法进行温拌沥青混合料配合比设计，同时将不同击实温度的温拌沥青混合料与相同级配、相同油石比的热拌混合料进行路用性能对比，从而验证温拌效果。

1原材料

（1） 粗集料：采用蒲城泉沟石料厂生产的石灰岩碎石，规格为19～26.5 mm、9.5～19 mm、4.75～9.5 mm、2.36～4.75 mm。

（2） 细集料：机制砂由蒲城泉沟9.5～19 mm的石灰岩碎石自行加工生产。

（3） 填料：矿粉采用蒲城泉沟9.5～19 mm的石灰岩碎石自行加工生产。

（4） SBS改性沥青（ⅠC）：采用韩国“双龙”牌90#A级道路石油沥青现场改性加工。

（5） 聚酯纤维：掺量为沥青混合料质量的02%。

（6） HHXⅡ型温拌剂：掺量为沥青用量的07%。

（7） 矿料级配：矿料级配见表1和图1。

（8） 最佳油石比：配合比设计中以热拌沥青混合料的矿料级配和最佳油石比作为温拌沥青混合料的矿料级配和最佳油石比。中面层AC20C最佳油石比为4.4%。

2试验方案及试验温度控制

2.1试验方案

方案一：先采用热拌方式拌和混合料，随后在160 ℃烘箱中保温1 h，并在该温度下成型试件。

方案二：先采用热拌方式拌和混合料，随后在150 ℃烘箱中保温1 h，并在该温度下成型试件。

方案三：在沥青中添加HHXⅡ型温拌剂，并模拟“热拌温铺”施工方式，采用热拌方式拌和好混合料后，在150 ℃烘箱中保温1 h，并在该温度下成型试件。

方案四：在沥青中添加HHXⅡ型温拌剂，并模拟“热拌温铺”施工方式，采用热拌方式拌和好混合料后，在140 ℃烘箱中保温1 h，并在该温度下成型试件。

2.2试验温度控制

试验温度按表2的要求进行控制。

3室内试验结果及分析

3.1体积指标试验结果及分析

马歇尔体积指标试验结果见表3。由表3的试验结果可以看出以下2点。

（1） 如果AC20C混合料不添加任何温拌剂，在150 ℃温度下成型的试件的空隙率均最高，说明击实温度对空隙率有着至关重要的影响，而温拌剂的添加可以使混合料在较低的击实温度保持适合的空隙率。

（2） 在150 ℃、140 ℃下成型的温拌混合料的空隙率与击实温度为160 ℃的热拌混合料的空隙率基本相当，马歇尔稳定度也表现出同一规律，均可满足此高速路面技术指南要求。

3.2残留稳定度试验结果及分析

残留稳定度试验结果及对比见表4。由表4的试验结果可以看出以下2点。

（1） 对于中面层，在不添加温拌剂且击实温度为150 ℃的条件下，残留稳定度为902%，为4种比较方案中的最低值；150 ℃和140 ℃成型温度下的温拌沥青混合料残留稳定度分别为959%和951%，均高于击实温度为160 ℃和150 ℃的热拌沥青混合料，满足规范和此高速路面技术指南的要求。

（2） 添加温拌剂不仅不会抑制抗剥落剂发挥作用，还可进一步提高沥青混合料的水稳性。

3.3冻融劈裂试验

冻融劈裂试验的试验条件比浸水马歇尔试验更为苛刻，它能进一步检验沥青混合料经受水损害的能力。冻融劈裂试验结果及对比见表5。

由表5的试验结果可以看出以下2点。

（1） 对于中面层，在不添加温拌剂且击实温度为150 ℃的条件下，对应的冻融劈裂强度比为868%，为4种比较方案中的最小值，而150 ℃和140 ℃成型温度下的温拌沥青混合料冻融劈裂强度比分别为96.8%和94.6%，均高于击实温度为160 ℃和150 ℃的热拌沥青混合料，满足规范和此高速路面技术指南的要求。

（2） 添加温拌剂不仅不会抑制抗剥落剂发挥作用，还可进一步提高沥青混合料的水稳性[3]。

3.4车辙试验

车辙试验能够比较直观地反映混合料在高温和车辆荷载反复作用下抵抗永久变形的能力，和实际路面情况比较接近。车辙试验结果及对比见表6。

由表6的试验结果可以看出以下几点。

（1） 对于中面层，4种试验方案下混合料的动稳定度基本相当，均大于5 000 次·mm-1，能满足此高速路面技术指南要求。

（2） 温拌剂对添加了高模量剂的沥青混合料的动稳定度没有明显影响。

3.5温拌沥青混合料的低温抗裂性

沥青混凝土是一种热胀冷缩的材料，其温度收缩系数在25×10-6～40×10-6之间，一次较大幅度的降温，混合料内部将产生300×10-6～500×10-6的拉应变，导致沥青面层表面薄弱处首先产生裂缝，因此裂缝是沥青路面常见的病害之一[45]。低温弯曲试验能比较直观地反映混合料在低温下抵抗开裂的能力，并且和实际路面情况较为接近[6]。低温弯曲试验结果及对比见表7。

由表7的试验结果可以看出：对于中面层，在不添加温拌剂且击实温度为150 ℃的条件下，对应的破坏应变为2 753×10-6，为4种比较方案中的最低值，且不满足某高速路面技术指南要求，而150 ℃和140 ℃成型温度下的温拌沥青混合料破坏应变分别为2 930×10-6和2 827×10-6，同击实温度为160 ℃的热拌沥青混合料（2 998×10-6）相差不大，均满足规范和此高速路面技术指南的要求。

4结语

通过对热拌沥青混合料和温拌沥青混合料各项体积指标和路用性能的对比分析，得出以下结论。

（1） 温拌沥青混合料与热拌沥青混合料的配合比设计方法基本相同，热拌沥青混合料的最佳油石比能作为温拌沥青混合料的最佳油石比，以空隙率作为设计参数来设计温拌沥青混合料。

（2） 添加HHXⅡ型温拌剂的沥青混合料性能试验的结果表明，温拌沥青混合料可以达到甚至超过热拌沥青混合料的相关性能，满足规范和施工技术指南的要求。

（3） HHXⅡ型温拌剂掺量为沥青用量的07%时，可使沥青混合料击实温度降低20 ℃。因此，使用温拌混合料可保证低温环境中的路面压实度和路用性能，从而可延长路面施工时间，达到“热拌温铺”的效果。

参考文献：

[1]袁光权，王瑞林，高全明.温拌沥青混合料配合比设计研究及性能评价[J].山西建筑，2012，38（12）：126127.

[2]李志伟，贺海，董彪，等.温拌沥青混合料施工工艺研究[J].筑路机械与施工机械化，2013，30（6）：5256.

[3]郭平.乳化型温拌剂研发及其混合料评价体系研究[D].西安：长安大学，2011.

[4]韦佑坡，孙志军，高林.温拌沥青路用性能研究[J].筑路机械与施工机械化，2013，30（5）：5558.

[5]魏建国，王兆仑，付其林.温拌沥青混合料施工温度确定方法[J].长安大学学报：自然科学版，2013，33（6）：1621.

[6]延西利，雍黎明，延梦璐，等.ACMP沥青温拌性能的黏温曲线分析[J].中国公路学报，2015，28（8）：17.

[责任编辑：王玉玲]