温拌剂对沥青混合料路用性能改善研究*

朱云升 袁 明* 刘利军 王开凤 张继昕

(武汉理工大学交通学院1) 武汉 430070) (中交第三公路工程局有限公司2) 北京 100011)(天津市市政工程设计研究院3) 天津 300051)

0 引 言

机场道面沥青混合料摊铺作业时，需要提前储备沥青混合料.为了减小对机场其他跑道通航影响，通常拌合楼距离施工现场较远，沥青混合料运输至施工现场时温度会大幅降低，会出现运料车表层结壳、不能完全卸料以及因结块而不易摊铺碾压等现象，进而影响沥青混合料在施工过程中的压实质量.

国内外学者[1-4]对沥青混凝土的性能试验及机场道面结构分析做了部分研究，在一定程度上发现温拌剂能有效改善沥青混合料的低温性能，文中考虑通过在沥青中添加温拌剂，使沥青混合料在较低的温度下进行摊铺碾压时仍能达到良好的压实效果.

1 温拌剂的类型和作用机理

1.1 主要类型

目前常用的温拌剂包括Evotherm温拌剂和Sasobit温拌剂等.根据室内试验对比研究结果，此次某机场中跑道中段大修工程沥青混合料采用的温拌剂为Evotherm温拌剂[5].Evotherm温拌剂为深黄褐色粘稠状液体，直接添加至沥青中，用于降低沥青混合料的工作温度，掺加比例为沥青质量的0.5%～0.7%.

1.2 Evotherm温拌剂的作用机理

Evotherm表面活性剂的两亲分子吸附于固体表面[6]，形成定向排列的吸附层，有效地改变固体表面的润湿性质.在混合料拌和之前，将温拌剂加入至沥青中充分搅拌，保证温拌剂均匀分散于沥青中.在机械拌和力的作用下，沥青内部形成大量结构性润滑结构，能够显著增加沥青混合料在较低温度时[7]的拌和工作性.

2 试验方案

为了研究在不同温度[8]条件下，不同剂量的温拌剂[9]对两种沥青混合料路用性能的改善效果，文中对每种沥青混合料分别进行六组对比试验.温拌剂的剂量分别为占沥青质量的0.5%和0.7%.在击实温度方面，AC-20沥青混合料选取三个温度，即130,140和150 ℃；SMA-13沥青混合料选取三个温度，即140,150和160 ℃.

通过不同温拌剂[10]掺量及不同击实温度条件下的沥青混合料各项性能试验[11]，分析温拌剂的剂量和击实温度对沥青混合料性能的影响，确定不同温拌剂剂量对应的降温范围.

3 试验结果分析

3.1 AC-20温拌沥青混合料试验结果及分析

AC-20温拌沥青混合料各项指标见表1.AC-20温拌沥青混合料的空隙率和稳定度见图1.

表1 AC-20温拌沥青混合料各项指标

图1 空隙率和稳定度随温度变化曲线

由图1a)可知，空隙率会随击实温度的降低而增大；在同一温度下，添加0.7%Evotherm的沥青混合料的空隙率均优于添加0.5%Evotherm的沥青混合料的空隙率.由图1b)可知，稳定度会随击实温度的降低而减小；在同一温度下，添加0.7%Evotherm的沥青混合料的稳定度均优于添加0.5%Evotherm的沥青混合料的稳定度.

AC-20温拌沥青混合料的流值和残留稳定度见图2.

图2 流值和残留稳定度随温度变化曲线

由图2a)可知，流值会随击实温度的降低而增大；在同一温度下，添加0.7%Evotherm的沥青混合料的流值均优于添加0.5%Evotherm的沥青混合料的流值.由图2b)可知：残留稳定度会随击实温度的降低而降低；在同一温度下，添加0.7%Evotherm的沥青混合料的残留稳定度均优于添加0.5%Evotherm的沥青混合料的残留稳定度.

AC-20温拌沥青混合料的冻融劈裂强度比和空隙率见图3.

图3 冻融劈裂强度比和空隙率随温度变化曲线

由图3a)可知，冻融劈裂强度比会随击实温度的降低而降低；在同一温度下，添加0.7%Evotherm的沥青混合料的冻融劈裂强度比均优于添加0.5%Evotherm的沥青混合料的冻融劈裂强度比.由图3b)可知：空隙率会随击实温度的降低而增大；在同一温度下，添加0.7%Evotherm的沥青混合料的空隙率均优于添加0.5%Evotherm的沥青混合料的空隙率.

综上所述，AC-20沥青混合料的各项性能会随击实温度的降低而降低，而添加Evotherm温拌剂可以有效地维持AC-20沥青混合料的各项指标.

3.2 SMA-13温拌沥青混合料试验结果及分析

SMA-13温拌沥青混合料各项指标见表2.

表2 SMA-13温拌沥青混合料各项指标

SMA-13温拌沥青混合料的稳定度和流值见图4.

图4 稳定度和流值随温度变化曲线

由图4a)可知，稳定度会随击实温度的降低而减小；在同一温度下，添加0.7%Evotherm的沥青混合料的稳定度均优于添加0.5%Evotherm的沥青混合料的稳定度.由图4b)可知，流值会随击实温度的降低而增大；在同一温度下，添加0.7%Evotherm的沥青混合料的流值均优于添加0.5%Evotherm的沥青混合料的流值.

SMA-13温拌沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比见图5.

图5 残留稳定度和冻融劈裂强度比随温度变化曲线

由图5a)可知，残留稳定度会随击实温度的降低而降低；在同一温度下，添加0.7%Evotherm的沥青混合料的残留稳定度均优于添加0.5%Evotherm的沥青混合料的残留稳定度.由图5b)可知，冻融劈裂强度比会随击实温度的降低而降低；在同一温度下，添加0.7%Evotherm的沥青混合料的冻融劈裂强度比均优于添加0.5%Evotherm的沥青混合料的冻融劈裂强度比.

综上所述，SMA-13沥青混合料的各项性能会随击实温度的降低而降低，而添加Evotherm温拌剂可以有效地维持SMA-13沥青混合料的各项指标.

通过归纳和总结两种沥青混合料的各项室内试验结果可知：在不同温拌剂掺量的条件下，两种沥青混合料可降低的温度范围见表3.

表3 两种沥青混合料的击实温度范围 ℃

4 现场摊铺碾压效果检测分析

现场试验使用添加了掺量为0.7%的Evotherm温拌剂的高性能沥青混凝土铺筑某机场中跑道道面，通过采集和归纳机场道面的渗水系数、跑道各个面层的压实度以及机场道面平均构造深度，作为评价指标[12]进行机场道面的质量检测，检测结果见表4，以此进一步分析高性能沥青混凝土在某机场中跑道中的实际使用效果.

表4 机场道面检测结果汇总

由表4的实测结果可知,当SMA-13沥青混合料的摊铺温度降低至140 ℃，AC-20沥青混合料的摊铺温度降低至120 ℃时，两个标段路面各项指标均符合要求，其中各面层的平均压实度最低也达到了98.88%，高于要求的98%，说明各面层压实情况良好.

因此，依托工程现场检测结果表明，虽然室内试验[13]中的击实温度与现场施工中的摊铺温度[14]存在差异，但是沥青混合料在相对更低的温度下进行摊铺碾压时仍具有良好的压实效果.Evotherm温拌剂的确能够改善沥青混合料在温度较低时的施工和易性，使其在机场道面中具有良好的路用性能.

5 结 论

1) 掺量为0.5%和0.7%的Evotherm温拌剂可使SMA-13沥青混合料的击实温度降低至150 ℃左右；掺量为0.5%和0.7%的Evotherm温拌剂可使AC-20沥青混合料的击实温度降低至140 ℃左右.

2) 对工程两个标段的沥青混合料加铺层进行现场检测，结果表明：当SMA-13沥青混合料的摊铺温度降至140 ℃，AC-20沥青混合料的摊铺温度降至120 ℃时，添加了掺量为0.7%的Evotherm温拌剂的两种沥青混合料的各项路用性能指标较为良好.因此，对于沥青混合料用量大的机场道面摊铺施工，可以通过使用Evotherm温拌剂来改善沥青混合料的低温和易性.