温拌乳化沥青混合料的路用性能研究

桑雨

摘 要：采用温拌乳化沥青混合料的施工工艺，研究温拌乳化沥青混合料与热拌沥青混合料之间的差异。在相同的级配、油石比等条件下，通过车辙试验、低温劈裂试验和浸水马歇尔试验，验证温拌乳化沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性，并与热拌沥青混合料的路用性能进行比较。结果表明：与热拌沥青混合料相比，温拌沥青混合料具有更好的高温稳定性及水稳定性，但低温抗裂性稍差。

关键词：温拌沥青混合料；高温稳定性；低温抗裂性；水稳定性

中图分类号：U414 文献标志码：B

Research on Pavement Performance of Warm Mix Emulsified Asphalt

SANG Yu

（Hangzhou Highway Administration， Hangzhou 310030， Zhejiang， China）

Abstract： The difference between warm mix emulsified asphalt and hot mix asphalt in pavement performance was studied. With a fixed gradation and asphaltaggregate ratio， the high temperature stability， crack resistance at low temperature and water stability were verified by running the rutting test， low temperature splitting test and Marshall immersion test， and the comparison with hot mix asphalt was conducted. The results show that warm mix emulsified asphalt has better high temperature stability and water stability， while the crack resistance at low temperature is not as good as hot mix asphalt.

Key words： warm mix asphalt； high temperature stability； crack resistance at low temperature； water stability

0 引 言

温拌乳化沥青混合料与热拌沥青混合料的矿料级配和沥青用量基本相同，只是通过改变原材料、工艺等降低热拌沥青混合料施工温度[13]。较热拌沥青混合料而言，温拌沥青混合料施工过程中能减少CO2、SO2等有害气体的排放，减轻对大气的污染，降低能量消耗[46]。

本文通过对温拌乳化沥青混合料的压实特性、高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等方面进行试验，分析温拌乳化沥青混合料的路用性能，并对温拌乳化沥青混合料的经济效益和社会效益进行评价。

1 试验原材料

本试验乳化沥青采用美国美德维实维克公司所生产的PC1606型乳化剂对克拉玛依AH90#沥青进行乳化生产，乳化后的沥青放置于80 ℃的恒温箱中。90#基质沥青技术指标试验结果见表1；试验所采用的粗集料和细集料均为石灰岩，集料及矿粉的技术指标详见表2、3。

2 温拌沥青混合料的合成级配设计

为了充分比较热拌沥青混合料与温拌乳化沥青混合料的性能，本试验中热拌沥青混合料与温拌沥青混合料选择相同的级配，即以中粒式密级配沥青混合料AC16作为本项目的研究对象，具体级配如表4所示。

3 最佳油石比的确定及试件制备

温拌乳化沥青混合料与热拌沥青混合料的试件均采用马歇尔试验仪进行制备，做成直径为1016 mm、高为635 mm的圆柱体。温拌乳化沥青混合料拌和温度不高于135 ℃，试件击实温度不高于120 ℃；而热拌沥青混合料拌和温度与击实温度均与常规试验方法相同。最终通过马歇尔击实试验确定该目标级配的最佳油石比为4.8%。

温拌乳化沥青混合料与热拌沥青混合料马歇尔试件各制备3组，每组共计10个，通过试验对比温拌与热拌沥青混合料之间的性能差异。

4 沥青混合料的压实特性

沥青混合料的性能与空隙率的大小密切相关[7]，本文进行变温击实马歇尔试验。当密级配沥青混合料AC16的击实温度由100 ℃逐渐增高至180 ℃，马歇尔试件的空隙率由5.5%降低至35%，也就是说马歇尔试件击实温度与空隙率成反比关系。当温度一定时，温拌沥青混合料具有较低的粘度，沥青流动性变大，可充分完成对集料的包裹，沥青混合料集料在反复击实的作用下，实现彼此之间充分的嵌挤，降低空隙率，提供试件的密实度。通过试验最终确定温拌沥青混合料的拌和温度为130 ℃，试件击实温度为120 ℃。

5 温拌沥青混合料室内路用性能

本文选择3组120 ℃温拌沥青混合料击实试件与热拌沥青混合料马歇尔试件作为试验对象，分别对马歇尔试件进行高温稳定性、低温抗裂性及水稳性试验，并与普通热拌沥青混合料进行比较。

5.1 高温稳定性

高温稳定性是评价沥青混合料路用性能的重要指标之一，直接影响路面的平整度及车辆行驶的舒适度[8]。沥青混合料强度及高温稳定性与粘结力、内摩擦角息息相关。沥青的粘度越大，粘结力越大，沥青混合料的强度就越高，高温稳定性也越好。

通过车辙试验测试了温拌沥青混合料AC16的高温稳定性，其动稳定度平均值为2 811 次·mm-1，变异系数为77%；热拌沥青混合料标准马歇尔试件的动稳定度为1 600 次·mm-1，变异系数为86%。试验证明，在相同的集料级配下，温拌沥青混合料能有效提高沥青混合料的高温稳定性。

5.2 低温抗裂性

低温抗裂性是寒冷地区路面破坏的主要形式之一。随着沥青混合料内部应力的逐渐积累，并达到面层抗拉强度的极限时，沥青混合料就会形成裂缝。水分顺着裂缝侵入面层并在冻融变换、车辆荷载等的反复作用后，路面的承载力下降，同时导致病害发展，降低了车辆行驶的舒适度及路面的使用寿命[910]。通过对马歇尔试件进行-10 ℃低温劈裂试验，验证温拌沥青混合料的低温抗裂性。试验结果显示，温拌沥青混合料劈裂强度为1.83 MPa，热拌沥青混合料劈裂强度为1.98 MPa，温拌沥青混合料低温抗裂性降低，但劈裂强度均满足相关规范的要求。

5.3 水稳定性

水稳定性是评价沥青混合料抵抗水分对沥青混合料侵蚀的能力。沥青混合料路面中的水分以水膜或水汽的形式存在，在车辆动态荷载的作用下，沥青与集料之间粘结力下降，继而脱落，水分进一步侵蚀，集料就会慢慢出现松散等情况，形成坑槽、龟裂等病害[11]。本文通过54 h浸水马歇尔试件的稳定度、流值等来评价温拌沥青混合料的水稳性，试验结果见表5。

从试验结果可以看出，温拌乳化沥青混合料较热拌沥青混合料具有更好的稳定度、流值及残留稳定度比，这说明乳化剂能有效地增强沥青与集料之间的粘结力，抗剥落，使温拌沥青混合料具有较好的水稳定性。

6 经济效益和社会效益分析

温拌沥青混合料未能完全普及应用，主要是由于其成本较高。从节约加热燃料、提高使用效率等方面对温拌沥青混合料的经济性做全面的评价。假定每吨热拌沥青混合料价格为450元，而温拌沥青混合料添加剂增加费用约60元，燃料方面节约20元，混合料产出效率方面节约60元，降低施工温度并延长施工时间方面节约20元，因此每吨温拌沥青混合料的价格约为410元，与热拌沥青混合料相比具有更好的经济效益。

国外研究表明：添加沸石制备温拌沥青混合料能降低能耗30%；同时降低生产和摊铺过程中所产生的CO2、SO2等有害气体约20%～30%，并且能有效降低施工过程中所产生的苯并芘等有害物质，减少对公共环境及工人身体健康的影响。

7 结 语

（1）通过对试验数据的整理、归纳、分析得出，温拌沥青混合料的路用特征基本符合且达到相同类型的热拌沥青混合料的规范，通过对铺装在道路上的温拌沥青的性能进行检测，证明其路用性能良好。

（2）温拌沥青混合料与热拌沥青混合料路用性能基本相当，温拌沥青混合料的抗车辙能力和水稳定性有所提高，但低温抗裂性相对降低。

（3）温拌沥青混合料较热拌沥青混合料具有更好的经济效益和社会效益，符合中国节能减排的发展方向。

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[责任编辑：党卓钰]