一种新型温拌沥青混合料SMA-13路用性能研究

王礼志， 王　亮， 杨　殊， 陈林涛

(湖南省永龙高速公路建设开发有限公司， 湖南 永顺　416700)



一种新型温拌沥青混合料SMA-13路用性能研究

王礼志， 王亮， 杨殊， 陈林涛

(湖南省永龙高速公路建设开发有限公司， 湖南 永顺416700)

摘要：依托一种新型温拌剂来对沥青混合料进行研究，并结合SMA-13级配来对沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等方面进行评价。结果表明，这种新型温拌沥青混合料的路用性能均能达到规范要求，并一定程度上改善路用性能。

关键词：温拌剂； 高温稳定性； 低温抗裂性； 水稳定性

0引言

目前，大部分的沥青路面中所采用的技术都仍然是热拌沥青混合料，但是热拌沥青混合料有很大的弊端，那就是在其生产和铺设施工的过程中会产生大量对环境及施工人员有害的物质，不符合当前环境友好型社会的发展需求。因此，十分有必要研究一种绿色的和环保的沥青混合料来取代HMA。上世纪90年代，在欧洲出现了一种温拌沥青混合料，这种混合料使用了特殊的添加剂，使得拌合和施工的温度介于热拌及冷拌混合料之间。但同时不降低沥青混合料的施工和易性和路用性能。使其既能保持和 HMA一样的使用品质，又能充分地节约能源和保护环境。本文对苏州拓博琳新材料科技有限公司所研发温拌剂路用性能进行了评价，结果表明该新型温拌沥青混合料SMA-13路用性能良好。

1材料介绍

改性沥青：SBS改性沥青；粗细集料：玄武岩，规格分别为10～15 mm，5～10 mm两种粗集料和0～3 mm一种细集料；填充料：碱性石灰岩矿粉；木质素纤维：北京垦莱特。

制备工艺：温拌剂直接掺加到SBS改性沥青中，搅拌后制成温拌改性沥青，温拌剂推荐用量为沥青质量的2%～3%。本次性能评价所用温拌剂掺加量为沥青质量的3%。

2原材料性能

本次试验的内容按照相关规范、规程的要求，对SBS改性沥青、粗细集料、矿粉等原材料进行了质量检测。具体参数如下。

2.1SBS改性沥青

从试验结果(表1)可以看出，SBS改性沥青满足标准要求，符合试验需要。

2.2粗细集料

本试验粗细集料所采用的是玄武岩，主要技术指标如表2。

2.3矿粉

矿粉技术指标如表3。

表1 SBS改性沥青试验结果类别针入度(25℃,5s,100g)/(0.1mm)软化点/℃5℃延度/cm闪点/℃相对密度沥青与粗集料的粘附性旋转薄膜加热试验质量变化残留针入度比(25℃)/%残留延度(5℃)/cm试验值457231.13101.0260.020.057818规范要求40～60≥65>20≥230≥1.01≤0.6≤0.6≥65≥15

表2 粗细集料主要技术指标检测结果类别针片状颗粒含量/%粒径大于9.5mm部分粒径小于9.5mm部分洛杉矶磨耗损失/%坚固性/%压碎值/%砂当量/%棱角性(流动时间)/s试验值2.22.810.619.977.635技术标准表面层≤12 ≤18 ≤28 ≤12 ≤26 其他层次≤15 ≤20 ≤30 ≤12 ≤28 ≥60 ≥30

表3 矿粉技术指标检测结果类别表观密度/(g·cm-3)含水量/%粒度范围/%<0.6mm<0.15mm<0.075mm外观亲水系数塑性指数加热安定性试验值2.7030.310095.892.1无团粒结块0.713.2没有明显变化规范要求≥2.50≤110090～10080～100无团粒结块<0.9<4实测记录

3沥青混合料配合比所用矿料级配

本次评价采用如下矿料级配：10～15 mm∶5～10 mm∶0～3 mm∶矿粉=41∶37.5∶10.5∶11，级配组成计算如表4。

表4 级配组成计算表集料名称矿料比例/%原材料各筛孔(mm)通过质量百分率/%16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.07510～15mm4110078.316.50.30.10.10.10.10.10.15～10mm37.510010099.824.91.60.60.40.30.30.20～3mm10.510010010010087.458.736.725.617.112.4矿粉1110010010010010010010010095.882.6合成级配10091.165.730.9 20.8 17.4 15.0 13.8 12.8 11.1 SMA-13级配要求范围10090～10050～7522～3216～2714～2412～2010～169～138～12

4SMA-13型温拌改性沥青混合料各项性能试验

4.1马歇尔试验

根据确定的矿料级配和目标配合最后确定最佳油石比为6.1%，利用SBS改性沥青温拌剂进行马歇尔试件成型，采用拌合温度为140～145 ℃，击实温度为135～140 ℃。测定相应的马歇尔体积指标进行分析。试验结果见表5。

试验数据显示，SMA-13型温拌改性沥青混合料的稳定度和流值都能达到规范要求。

表5 SMA-13型温拌改性沥青混合料马歇尔试验结果编号毛体积相对密度最大理论相对密度孔隙率/%VMA/%VFA/%稳定度/kN流值/(0.1mm)12.4892.6094.618.074.48.4636.822.4942.6094.417.875.28.3337.832.4862.6094.718.173.98.3539.242.4972.6094.317.775.77.9635.7平均值2.4922.6094.517.975.08.2837.4技术标准实测实测3.0～4.5≥17 75～85≥6.0 20～50

4.2车辙试验

按照最佳沥青含量下的马歇尔击实密度进行车辙试件成型，然后根据规范要求在(60±1)℃，(0.7±0.05)MPa条件下温拌改性沥青混合料的车辙试验，以检验沥青混合料的高温稳定性，从数据中可以看出，温拌改性沥青混合料的动稳定度单次和平均值都达到规范要求。试验结果见表6。

表6 车辙试验结果混合料类型成型密度/(g·cm-3)油石比/%动稳定度/(次·mm-1)123平均改性沥青混合料技术要求SBS温拌改性沥青混合料2.4926.16042576369126239≥3000 注:动稳定度技术要求为江苏省地方标准要求。车辙试验结果变异系数为9.6%,满足规范小于或者等于20%的要求,试验结果有效。

4.3低温弯曲试验

本试验采用在(-10±0.5)℃时，加载速率为50 mm/min，试件尺寸250 mm×30 mm×35 mm的弯曲试验来测定沥青混合料的低温性能，沥青混合料低温弯曲试验可用来评价混合料的低温抗弯拉强度、破坏弯拉应变及破坏时的弯曲劲度模量。抗弯拉强度表征混合料抵抗弯拉应力作用的能力，抗弯拉强度越高，材料抵抗破坏的能力越强，低温时抵抗收缩应力的能力就越强，路面低温抗裂性越好。低温时混合料的破坏弯拉应变与破坏时弯曲劲度模量也是表征混合料低温抗裂性的指标。低温弯曲试验结果见表7。

表7 小梁低温弯曲试验结果试件编号高度/mm宽度/mm力/N挠度/mm130.8135.2513310.55230.5935.0713000.49330.5134.9313530.53平均值30.6435.0813280.52抗弯拉强度/MPa破坏应变破坏劲度模量/MPa改性沥青混合料技术要求10.432908με3.59E-0310.372578με4.02E-0310.902777με3.93E-0310.572754με3.84E-03≥2500με 注:此技术标准为《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004的冬冷区和冬温区技术标准。冬冷区是指年极端最低气温位于-9.0℃～-21.5℃之间;冬温区是指年极端最低气温高于-9.0℃。

从试验数据中可以看出，加入了温拌剂的改性沥青混合料在抗低温性能方面也能表现出较为好的性能优势。测试结果均满足规范要求。

4.4水稳定性试验

按照确定的矿料比例和最佳沥青含量以及SBS改性沥青混合料的拌合与击实温度，进行冻融劈裂试件成型，然后依据规范要求进行冻融劈裂试验，检验沥青混合料的抗水损害能力，试验结果见表8。

表8 水稳定性试验结果试件编号试件高度/mm毛体积相对密度试件空隙率/%最大荷载/N劈裂强度/MPa未冻融161.42.4197.367100.687261.732.4187.369500.708362.472.4127.657800.582461.72.436.975600.770平均值61.832.4207.367500.687冻融562.872.3719.155300.553663.12.4037.954200.540763.472.4018.066400.658862.632.4037.974900.752平均值63.022.3958.262700.626 注:冻融劈裂强度比均为91.1%,改性沥青混合料技术要求均为≥80.0%。

5结论与建议

1) 这种新型温拌剂的加入，使得混合料的拌合及摊铺温度降低，不仅降低了能源的消耗，而且减少了生产及施工过程中废弃和粉尘的排放。从总体分析，SMA-13型温拌改性沥青混合料的路用性能在高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性方面均能满足相关的技术要求。温拌剂的加入并没有降低沥青混合料的路用性能，反而使其得到了一定程度的提高。

2) 在实际实验过程中，按照给定的拌合与击实温度条件下，混合料相应体积指标略微偏大，建议在具体应用过程中拌合与击实温度稍微提高5～10 ℃。

参考文献：

[1] 沈金安.改性沥青与SMA路面[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2] 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，2003.

[3] 徐世法.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(7).

[4] 候月琴.温拌沥青混合料性能研究[D].西安：长安大学，2008.

中图分类号：U 414

文献标识码：A

文章编号：1008-844X(2016)01-0016-03