温拌沥青混合料的可压实性及路用性能研究

赵 普，高云龙，李 明

（1.深圳海川新材料科技股份有限公司，广东 深圳518040；2.深圳市海川实业股份有限公司，广东 深圳518040）

温拌沥青混合料的可压实性及路用性能研究

赵 普1,2，高云龙1，李 明1

（1.深圳海川新材料科技股份有限公司，广东 深圳518040；2.深圳市海川实业股份有限公司，广东 深圳518040）

通过马歇尔试验，研究了温拌剂对沥青混合料压实效果的影响。研究表明：在达到相同的压实效果前提下，温拌沥青混合料能够显著降低沥青与石料拌合温度及成型温度，降温幅度约25℃度左右；采用短期烘箱养生老化对2 h与4 h短期养生进行研究；并与普通热拌沥青混合料相比，对其沥青混合料的路用性能进行评价。不仅摊铺温度、拌合温度可降低25℃左右，同时还具有与普通热拌沥青混合料相同甚至更好的路用性能。

温拌沥青混合料；压实效果；短期烘箱养生；路用性能

0 引言

温拌沥青属于低碳环保技术[1]，能够有效地降低沥青与石料的拌合温度，减少CO2及有害气体的排放，降低燃油消耗，达到节能减排的效果。

现有的温拌技术[2-4]主要分为：（1）有机降粘型温拌技术，使用有机降粘剂，降低热沥青拌和时的粘度，以蜡或蜡状物为主；（2）发泡沥青降粘温拌技术，通过水或有机发泡剂发泡沥青来降低沥青的粘度；（3）基于表面活性的温拌技术，利用表面活性剂改善沥青与矿料界面实现温拌目的。

该项试验研究的有机复合温拌沥青混合料是采用有机降黏温拌技术，通过有机复合改性剂有效地降低沥青拌合的黏度，在降低温度的同时达到较好的压实效果，此外还对有机复合改性沥青混合料的路用性能进行评价。

1 试验方案

1.1 原材料

基质沥青采用重交埃索70号石油沥青，沥青胶结料的技术指标见表1所列，采用的集料为广东产辉绿岩，材料性质见表2所列。原材料的技术指标满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）、《公路工程集料试验规程》（JTG E42-2005）相关要求。

温拌剂采用自制的温拌改性剂，主要成分为：由酰胺类化合物与表面活性剂复合而成，温拌剂的熔点为100℃，其中温拌剂的添加量为沥青的3%。

表1 沥青技术指标试验结果一览表

表2 集料的技术指标一览表

1.2 沥青混合料级配设计

该项试验研究采用设计级配为AC-13型。AC-13型配合比与AC-13型级配曲线图见表3所列和图1所示。

表3 矿料混合料组成配合比一览表

图1 AC-13型合成级配曲线图

1.3 最佳沥青用量确定

该项试验研究针对温拌沥青混合料及热拌沥青混合料分别确定最佳沥青用量,确定最佳沥青用量主要通过有马歇尔稳定度、流值、空隙率和沥青饱和度进行控制。按照规范要求，经试验得出热拌沥青混合料的最佳沥青用量为4.3%，温拌沥青混合料的最佳沥青用量为4.4%。

1.4 温拌沥青混合料拌合工艺

该项试验研究采用干拌拌合工艺，即：集料加入拌合锅，再加入沥青，把温拌剂均匀撒在沥青的表面拌合120～150 s，加入矿粉拌合90 s，出锅成型。

2 温拌沥青混合料降温效果评价

该项试验研究通过马歇尔试验的各组平均空隙率来评价沥青混合料的压实情况。根据与热拌沥青混合料对比，以达到热拌相同的空隙率时确定温拌沥青混合料的最佳拌合温度，评价温拌沥青混合料的降温效果，见表4及表5所列。

表4 沥青混合料温度控制一览表 ℃

表5 沥青混合料平均空隙率一览表 %

由上述试验结果可知，表中组别5在温度降低25℃时，温拌沥青混合料的空隙率与热拌沥青混合料的空隙率基本持平，满足交通部行业标准JT/T 860.6-2016《沥青混合料添加剂-温拌剂》[5]中的技术要求。即在达到相同的压实效果前提下，温拌沥青混合料能够显著降低沥青与石料拌合温度及成型温度，降温幅度约25℃度左右。当温度高于110℃有机复合温拌剂溶解沥青中，在沥青表面形成润滑薄膜，降低矿料粘结所需的表面能，提高沥青与矿料的和易性。此外，有机复合温拌剂中含有大量的-C=O、-OH、-NH基团，它们能与沥青中的-OH、-NH2等官能团形成氢键[6]，而有机复合温拌剂的非极性长链结构伸展在外延，由于非极性结构的相互排斥作用，有机复合温拌剂的加入对温拌沥青中沥青质或胶质起分散作用，从而可以降低温拌沥青的黏度。同时，由于存在胺的成分，有机复合温拌剂还可以增强沥青与集料粘附性能，从而可以改善沥青的流动性能及粘附性能，也可相应地提高了温拌沥青的高温性能。实现在较低的温度条件下拌合、压实，也可达到普通热拌的压实效果。

3 沥青混合料的短期老化研究

针对温拌沥青混合料进行短期老化研究以模拟温拌沥青混合料在施工过程中发生吸收和老化，该项试验研究采用短期烘箱养生来评价沥青混合料的短期老化行为。

该项试验研究选择温拌沥青混合料的压实温度为短期烘箱养生温度，养生时间为2 h和4 h，然后成型马歇尔测定最大理论密度及相关体积指标，数据见表6所列。

不同养生时间试验结果见图2所示。

通过表6及图2可以得出，温拌沥青混合料在短期养生2 h，4 h后最大理论密度都略有增加，但变化不大，空隙率也基本一致，表明在施工时温拌沥青混合料经长距离运输保温后，温拌沥青混合料仍具有较好施工性能。

表6 温拌沥青混合料试验结果一览表

图2 不同养生时间试验结果曲线图

4 沥青混合料的路用性能评价

分别对比评价热拌沥青混和料与温拌沥青混合料的高温稳定性、水稳定性及低温抗裂性能。

4.1 高温稳定性评价

高温稳定性是沥青混合料的重要路用性能，它是指沥青混合料抵抗高温条件移动荷载反复作用产生变形的能力。按照试验规程[6]T0719-2000方法对沥青混合料进行车辙试验，该项试验采用60℃车辙试验用动稳定度DS来评价沥青混合料的高温稳定性。试验结果见表7所列。

由表7可知，有机复合温拌沥青混合料较普通热拌沥青混合料动稳定度显著增加，说明有机复合温拌剂能够明显改善沥青混合料高温性能。有机复合温拌剂在降低沥青高温粘度，也增加其低温时粘度，增强沥青与矿料之间的粘附性，有效提高混合料的抗车辙能力。

4.2 水稳定性评价

该项试验采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来评价沥青混合料的水稳定性能。试验结果见表8所列和图3所示。

表8 沥青混合料水稳定性试验结果一览表

图3 沥青混合料水稳定性对比评价柱状图

由表8及图3分析，有机复合温拌沥青混合料较普通热拌沥青混合料残留稳定度及冻融劈裂强度比都有较明显提高，说明有机复合温拌剂的加入沥青混合料水稳定性也有较好的改善作用。

4.3 低温抗裂评价

按照试验规程[6]T0728-2000方法对沥青混合料进行弯曲蠕变试验，小梁低温弯曲试验结果见表9所列。

表9 沥青混合料小梁低温弯曲试验结果一览表

弯曲破坏应变主要反映了沥青混合料在低温下的变形能力，弯曲破坏应变越大，其低温变形能力越强。从表9可以看出，温拌沥青混合料破坏应变略低于热拌沥青混合料破坏应变，相差数值很小，故温拌沥青混合料的低温抗裂性能与热拌沥青混合料基本持平。

5 结论

通过考察有机复合温拌剂对沥青混合料压实效果及路用性能的影响得出以下结论：

（1）在达到相同的压实效果前提下，温拌剂能够显著降低沥青与石料拌合温度及成型温度，降温幅度约25℃。

（2）温拌沥青混合料经短期烘箱养生4 h后其混合料各项性能仍较好。

（3）温拌剂对沥青混合料的高温性能及水稳定性能有较明显的改善作用，且低温性能与热拌沥青混合料基本持平。

[1]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）:195-198.

[2]Audrius Vaitkus et al，Analysis and Evaluation of Possibilities for The Use of Warm Mix Asphalt in Lithuania[J].The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering,2009,（4）:80-86

[3]尚丽娜.有机降粘温拌沥青的研究进展[J].石油沥青,2009,23 (6):6-12.

[4]陈慨，曹毅.温拌沥青混合料路用性能研究[J].中外公路,2014, 34(1):290-293.

[5]JT/T 860.6-2016，沥青混合料添加剂-第6部分:温拌剂[S].

[6]JTG E20-2011，公路工程沥青与沥青混合料试验规程[S].

U416.217

A

1009-7716（2017）04-0187-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.04.055

2017-01-17

赵普（1987-），男，河北邯郸人，硕士研究生，工程师，从事路用材料试验研究及应用方面的工作。