干、湿法温拌TOR橡胶沥青混合料路用性能对比试验

康爱红， 姚明部

(扬州大学 建筑科学与工程学院， 江苏 扬州　225009)



干、湿法温拌TOR橡胶沥青混合料路用性能对比试验

康爱红， 姚明部

(扬州大学 建筑科学与工程学院， 江苏 扬州225009)

[摘要]温拌技术可改善沥青混合料施工和易性，降低沥青混合料拌和、摊铺与碾压温度。通过干法和湿法2种工艺添加温拌剂，分析温拌TOR(维他连接剂)橡胶沥青混合料路用性能。结果表明，干法和湿法均能有效降低混合料的拌和和成型温度，实现混合料的温拌，干法工艺的路用性能比湿法更优越。

[关键词]温拌技术； 温拌TOR橡胶沥青混合料； 干法； 湿法

0前言

橡胶沥青混合料将废旧橡胶加入到普通沥青混合料当中制备而成。目前橡胶路面技术已经形成较为完善的湿法和干法2大工艺[1]。TOR橡胶沥青混合料[2]采用化学改性方法，即在胶粉和基质沥青中添加TOR连接剂。德国Degussa公司推荐将胶粉和TOR材料一起加入到沥青中，机械搅拌制成TOR橡胶沥青。虽然TOR橡胶沥青混合料改善了常规橡胶沥青混合料生产和施工过程中的一些不足之处，但仍存在着施工温度太高的问题。温拌沥青混合料[3]是通过一定的技术措施，降低沥青的粘度，使沥青能在相对较低的温度下进行拌合和施工。

在这种背景下，将温拌沥青技术和TOR胶粉改性沥青技术结合起来是一种很好的尝试。Sasobit温拌沥青混合料是目前国内外应用较广泛的一种。对于Sasobit温拌剂的使用有两种方法[3]：干法是将Sasobit固体颗粒加入到拌缸中与热集料拌和；湿法是将温拌剂Sasobit与热沥青进行搅拌形成改性沥青。本研究在制备TOR橡胶沥青的基础上，分别用干法和湿法添加温拌挤Sasobit，成型两种温拌TOR橡胶沥青混合料，对干、湿法2种温拌TOR橡胶沥青混合料的进行对比试验，寻求温拌TOR橡胶沥青混合料的最佳制备工艺。

1试验原材料及矿料级配

1.1试验原材料

试验基质沥青采用南京金陵70#道路石油沥青，胶粉采用姜堰虹磊60目斜交胎胶粉。维他连接剂TOR是德国EVONIK公司专利产品，选择有机降粘型温拌剂Sasobit，矿料采用玄武岩。

1.2级配选择

矿料级配采用SMA-13，油石比为6.0%[4]，级配组成如表1所示。

表1 温拌TOR橡胶沥青混合料SMA-13级配组成Table1 SMA-13TORwarmmixasphaltrubbermixtureofmineralaggregategradation筛孔/mm通过率/%筛孔/mm通过率/%161001.1821.513.292.50.618.79.562.10.315.84.7532.10.1514.32.3627.20.07511.1

2温拌TOR橡胶沥青混合料的制备工艺

通过查阅国内外文献[6-8]和室内试验，确定Sasobit掺量为沥青质量的3%。胶粉掺量为基质沥青质量的18%，TOR掺量为胶粉质量的4.5%。通过马歇尔试验[5]，确定空隙率为4.5%时对应成型温度范围是(145～150)℃、石料加热温度为173～175 ℃。通过粘温曲线方法确定拌合温度应为(160±3)℃。2种制备工艺流程如图1和图2所示。

图1　干法Figure 1　Dry process

图2　湿法Figure 2　Wet process

3干、湿法温拌TOR橡胶沥青混合料路用

性能对比试验及分析

通过高温车辙试验、低温弯曲试验、浸水马歇尔试验和4点弯曲疲劳试验对比分析温拌TOR橡胶沥青混合料的路用性能。

3.1高温稳定性

车辙试验的动稳定度指标可以反映沥青混合料的高温稳定性。按试验规程(JTG E20—2011)，干、湿法温拌TOR橡胶沥青混合料抗车辙性能试验结果见表2。

表2 温拌TOR橡胶沥青混合料车辙试验结果Table2 WarmmixingTORrubberasphaltmixtureruttestresults拌合方式车辙试验动稳定度/(次·mm-1)123平均技术标准/(次·mm-1)干法5487603062655927湿法5939521056225590≥3000

由表2可知：干、湿法温拌TOR橡胶沥青混合料的动稳定度均满足规范要求。干法温拌TOR橡胶沥青混合料具有更好的高温抗车辙能力。

3.2低温抗裂性

采用小梁弯曲试验评价温拌TOR橡胶沥青混合料的低温性能，试验以破坏应变(με)作为混合料低温性能的评价指标。在美国UTM—25系统下进行小梁弯曲试验。试验结果见表3。

表3 温拌TOR橡胶沥青混合料低温弯曲试验结果Table3 WarmmixingTORrubberasphaltmixtureatlow-temperaturetrabecularbendtestresults拌合方式破坏应变(×10-6)技术标准(×10-6)干法2876湿法2677≥2500

低温小梁弯曲试验的破坏应变能够反映混合料的低温抗变形能力，破坏应变越大，混合料的低温抗裂性越好。研究表明[9]，温拌剂Sasobit的加入，对橡胶沥青混合料的低温性能有负面影响，降低了它的破坏应变。由表3可见，干、湿法制备的混合料的破坏应变都满足规范要求，湿法混合料的破坏应变比干拌混合料的要小。说明湿法对温拌TOR橡胶沥青混合料的低温性能的负面影响更大，干法温拌TOR橡胶沥青混合料低温性能较优。

采用湿法时，Sasobit与橡胶沥青的作用时间长，沥青5 ℃延度减少[9]，致使其混合料的低温性能有所降低。采用干法时，Sasobit与沥青作用时间短，对沥青低温性能影响小，并且干法没有降低沥青的制备温度，所以混合料低温性能上更加优。

3.3水稳定性

采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来评价温拌TOR橡胶沥青混合料的水稳定性，以浸水残留稳定度MS0和冻融劈裂强度比TS做为水稳定性能评价指标。试验结果见表4和表5。

残留稳定度指标MS0和冻融劈裂强度指标TSR能反映沥青混合料的水稳定性，MS0和TSR的值越高，表明混合料的抗水损害能力越强。从表4和表5可以看出：干、湿法温拌TOR橡胶沥青混合料水稳定性均满足规范要求。

表4 温拌TOR橡胶沥青混合料浸水马歇尔试验结果Table4 WarmmixingTORrubberasphaltmixturemar-shallimmersiontestresults拌合方式马歇尔稳定度/kN浸水马歇尔稳定度/kN浸水残留稳定度/%技术标准/%干法9.738.9391.8湿法9.598.4387.9≥85

表5 温拌TOR橡胶沥青混合料冻融劈裂试验结果Table5 WarmmixingTORrubberasphaltmixturefreeze-thawsplittingtestresults拌合方式非条件劈裂强度/MPa条件劈裂强度/MPa冻融劈裂强度比/%技术标准/%干法1.941.6484.5湿法1.801.6491.1≥85

从净水马歇尔试验结果发现，湿法测得的浸水残留稳定度略低于干法的浸水残留稳定度，说明采用干法对混合料的水稳定性有一定的改善。从冻融劈裂试验结果看，采用干法的冻融劈裂强度比低于湿法，这可能是冻融劈裂试验的试验条件所影响。总的来说干、湿法混合料的水稳定性差异不大。

3.4抗疲劳性

采用小梁四点弯曲疲劳试验评价沥青混合料的疲劳性能。以控制应变的方式得到的疲劳寿命作为评价指标。干、湿法温拌TOR橡胶沥青混合料在不同应变水平下的疲劳试验结果见表6。

表6 温拌TOR橡胶沥青混合料疲劳试验结果Table6 WarmmixingTORrubberasphaltmixturefatiguetestresults混合料类型3种应变水平下的疲劳次数/次450×10-6550×10-6650×10-6干法1864503998019450湿法1286702673014730

由表6可见：温拌TOR橡胶沥青混合料的疲劳次数随应变的增大而降低。在3个测试应变水平下，干法温拌TOR沥青混合料的疲劳寿命分别为湿法温拌TOR沥青混合料的1.4倍、1.5倍、1.8倍。这说明干法温拌TOR橡胶沥青具有更好的抗疲劳性能且更适合重载交通。

按湿法制备改性沥青时，温拌剂Sasobit参与了橡胶沥青的制备，和橡胶粉、TOR、沥青在搅拌罐中通过搅拌的方式经过预混，然后在规定的时间和温度下进行充分的溶胀。其TOR橡胶沥青的针入度值变小，橡胶沥青变硬，弹性恢复能力变差，混合料的劲度模量变大，降低了温拌TOR橡胶沥青混合料的抗疲劳性。而按干法制备温拌沥青混合料时，温拌剂与TOR橡胶沥青反应时间短，温拌剂在沥青混合料中以一种网状的晶体结构存在，致使温拌剂表层裹一层TOR橡胶沥青，致使其弹性恢复能力变强，劲度模量变小，所以温拌TOR橡胶沥青混合料的抗疲劳性能变好。

4结语

① 试验结果表明，干法温拌TOR橡胶沥青混合料的抗车辙性能、低温抗裂性能和抗疲劳性能优于湿法温拌TOR橡胶沥青混合和料。干、湿法温拌TOR橡胶沥青混合料的水稳定性无明显差异。

② 温拌剂Sasobit的添加会对TOR橡胶沥青混合料的低温抗裂性产生负面影响。低温小梁弯曲试验表明，采用干法对于温法TOR橡胶沥青混合料低温抗裂性影响较小。

③ 干法温拌TOR橡胶沥青混合料的路用性能要优于湿法温拌的混合料，且干法施工工艺简单、易操作，可降低工程造价，因此温拌TOR橡胶沥青混合料中的温拌剂Sasobit采用干法添加更好。

④ 混合料的低温性能和水稳定性能主要是由沥青性能决定的，建议采用添加抗剥落剂等方法来改善温拌TOR橡胶沥青混合料的水稳定性。此外，温拌剂掺量过多会对混合料的低温性能产生不利影响。

[参考文献]

[1]孙大全，金福根，徐晓亮，等.橡胶沥青路面湿法和干法技术研究进展[J].石油沥青，2008，22(6)：1-5.

[2]李庆广，陈鹏.掺加Sasobit的橡胶沥青与温拌橡胶沥青混合料路用性能研究[J].科技致富向导，2011(3)：252-254.

[3]李德超.温拌沥青混合料技术综述[J].石油沥青，2008，22(5)：1-5.

[4]康爱红，高翔，姚明部.Sasobit温拌TOR橡胶沥青混合料路用性能试验研究[J].2013，42(23)：56-58.

[5]肖鹏，高翔.温拌TOR橡胶沥青混合料技术应用研究[D].扬州：扬州大学，2013.

[6]王茂文，吴超凡，朱沅峰，等.掺Sasobit的改性沥青与温拌沥青混合料路用性能研究[J].公路，2009(11)：175-179.

[7]张智强，严世祥，周进川，等.温拌沥青混合料技术讨论[J].重庆建筑大学学报，2007，29(6)：113-116.

[8]Feipeng Xiao，P.E.Wenbin Zhao，Serji N.Amirkhanian.Fatigue behavior of rubberized asphalt concrete mixtures containing warm asphalt additives[J].Constr Build Mater，2009，23(10)3144-3151.

[9]吴奇峰.橡胶沥青混合料温拌技术的研究[D].西安：长安大学，2012.

Dry，Wet TOR Warm Mix Asphalt Rubber Mixture Road Performance Contrast Test

KANG Aihong， YAO Mingbu

(Sch of Civil Sci & Engin， Yangzhou Univ， Yangzhou， Jiangsu 225009， China)

[Abstract]Warm mix technology can improve construction workability of asphalt，reduce the mixing，paving and rolling temperature.Through the dry and wet two kinds of process to add warm mixing agent，analysising the road performance of warm TOR rubber asphalt mixture.The results showed that the dry process and the wet process can effectively reduce mixing and molding temperature of mixture，achieving the warm mix of mixture，dry process of road performance more superior than wet.

[Key words]warm mix technology； warm mix TOR asphalt rubber； dry process； wet process

[中图分类号]U 414.1

[文献标识码]A

[文章编号]1674-0610(2016)01-0131-03

[作者简介]康爱红(1973-)，女，江苏如东人，工学博士后，从事道路工程教学与科研工作。

[基金项目]2012年度江苏省科技厅产学研前瞻性联合研究项目(BY2012158)

[收稿日期]2014-11-11