Thiopave温拌沥青混合料在新疆的路用性能分析

本文采用不同击实温度下的马歇尔试验，分析了基质沥青混合料、Thiopave温拌剂改性沥青混合料体积参数的变化，提出了适用于新疆地区温拌沥青混合料的最佳拌和温度；同时通过室内试验，探究了Thiopave温拌沥青混合料的路用性能，验证了本文提出的温拌沥青混合料设计方法在新疆地区的适用性。

Thiopave改性沥青混合料的配合比设计

原材料选择

基质沥青采用SK70沥青，粗、细集料均为石灰岩，填料为石灰岩中的强基性岩石细磨矿粉，经试验测试，上述结合料及集料均满足《公路沥青路面施工技术规范》中的相关技术要求；温拌剂采用壳牌公司生产的Thiopave改性剂SEAM。

集料级配设计

该试验以我国规范中的要求为基础，参考了美国Superpave设计方法，对混合料AC-13的级配进行了改进，经试验，级配各项性能指标都满足《公路沥青路面施工技术规范》和Superpave的要求，改进后AC-13的级配组成设计如表1所示。设计过程中还借鉴了Superpave混合料设计的优点，对传统的AC型级配进行了改进，使矿料级配既满足规范所要求的级配范围，又满足Superpave设计方法级配控制点、限制区的要求。经设计，所用的矿料比例为：10mm～15mm碎石35%、5mm～10mm碎石23%、机制砂42%，矿料级配组成设计如表1所示。

结合料最佳用量的确定

该试验先在沥青中掺入质量比为40%（外掺）的沥青温拌剂Thiopave对沥青进行改性，改性后利用规范中建议的最佳沥青用量计算方法和替代公式法分别计算出基质沥青和改性沥青的最佳沥青用量，经计算基质沥青的最佳沥青用量为4.8%，改性沥青的沥青最佳用量为5.65%，改性沥青中Thiopave温拌剂用量为2.26%。

表1 级配组成设计表

表2 两种混合料的空隙率测试结果

Thiopave改性沥青混合料压实特性分析

在不同的温度下，将热拌基质沥青混合料、Thiopave改性沥青混合料击实成型为马歇尔试件，再对马歇尔试件进行空隙率试验，试验数据见表2。

如表2所示，两种混合料的空隙率随着击实温度的降低而逐渐增大，基质SK沥青混合料的温度空隙率变化要大于Thiopave改性沥青混合料，这说明Thiopave改性沥青混合料的温度敏感性要低于普通沥青混合料，表现出更好的压实特性。

在不同的温度下，将热拌基质沥青混合料、Thiopave改性沥青混合料击实成型为马歇尔试件，再对马歇尔试件进行空隙率试验，试验数据如表3所示。

如表3所示，Thiopave改性沥青混合料和普通热拌沥青混合料的毛体积相对密度相差不大，Thiopave混合料略大于基质沥青混合料，除此之外，随着击实温度的降低，两种混合料的毛体积相对密度也相应减小。

表3 两种混合料的毛体积相对密度

在相同击实温度下，掺加Thiopave温拌剂的沥青混合料的空隙率要小于普通热拌沥青混合料。与此相反，掺加Thiopave温拌剂的混合料毛体积相对密度要大于基质沥青混合料。这说明，温拌剂Thiopave能够改善沥青混合料的压实特性，使混合料更易压实。此外，当Thiopave改性沥青混合料与基质沥青混合料的空隙率相同时，基质沥青混合料的压实温比Thiopave改性沥青混合料高26℃左右，表明Thiopave温拌剂有效地降低了沥青混合料的摊铺温度。

Thiopave改性沥青混合料性能评价

温拌沥青混合料的高温性能

车辙试验适用于测定沥青混合料的高温抗车辙能力，是目前应用最为广泛的高温性能评价方法。本试验通过车辙试验测得了AC-13型普通沥青混合料与Thiopave改性沥青混合料的动稳定度，数据如表4所示。

从表4中可以看出，添加Thiopave后能显著提高沥青混合料的动稳定度，表明Thiopave使沥青混合料的抗剪强度和黏聚性得到了增强，这主要是由于Thiopave改性沥青混合料成型后，混合料中溶解和分散的Thiopave最终都形成结晶，起到了结构轻度增强剂的作用，达到提高混合料高温性能的效果。

表4 不同沥青混合料的动稳定度结果

表5 冻断试验数据

温拌沥青混合料的低温性能

该试验采用约束试件温度应力试验（冻断试验）来评价Thiopave改性沥青混合料的低温抗裂性能，并分析添加Thiopave对沥青混合料的改性效果。试验开始温度为5℃，温度下降速率为20℃，试件尺寸为40mm×40mm×220mm。试验结果见表5。

从表5中可以看出，普通AC-20型试件的破坏荷载大于掺加Thiopave的AC-20型沥青混合料试件，添加Thiopave后混合料的破坏应力降低的幅度达到了56%，说明Thiopave对沥青混合料的影响非常大。但Thiopave改性沥青混合料的断裂温度与普通沥青混合料的断裂温度相差不大，表明Thiopave改性沥青混合料的抗裂性能与普通沥青混合料相近。