基于车辙成型机的Evotherm温拌混合料压实温度设计方法

张 敏

(山西省交通建设工程质量检测中心(有限公司)，山西 太原 030032)

1 EvothermT温拌剂作用机理

EvothermT温拌剂采用油包水的原理，在沥青中添加EvothermT温拌剂后，在沥青中引用大量的微水珠，可在沥青中起到滚珠、轴承的作用，降低了由于温度的下降沥青粘度上升的幅度，表现出在较低温度时，沥青仍具有较高的施工性能。另外，EvothermT温拌剂是基于其本身具有双极性特性的分子，该温拌剂与沥青混合料拌和后，形成温拌乳化沥青、温拌沥青，其中极性基团与沥青紧紧连接，而非极性部分与集料紧紧连接，使沥青与集料的裹覆能力得到增强，当水分子侵入时，极性水分子对沥青与集料之间产生剥离时，温拌剂与集料之间的极性强于水与集料之间的极性，进而使水不能对集料表面的沥青产生剥离的效果，最终温拌剂表现为对集料的抗剥落效果。

2 温拌乳化沥青及温拌沥青的性能

根据生产厂家“益路DAT添加剂技术要求与试验方法”，对试验研究用的温拌乳化沥青、添加DAT-H5浓缩液温拌沥青、成品温拌沥青进行检测，检测结果见表1、表2、表3、表4。

表1 温拌乳化沥青测试结果

从表1表明，温拌乳化沥青达到了技术要求，可以用于温拌沥青混合料的设计与试验。从表2、表3可知，掺加DAT-H5浓缩液温拌剂的普通沥青、改性沥青性能相差不大，基于趋于一致；表4可知，成品温拌沥青与普通沥青在三大指标上也区别不大。

表2 添加浓缩液温拌剂的普通沥青性能测试结果

表3 添加浓缩液温拌剂改性沥青测试结果

表4 成品温拌沥青及普通沥青三大指标性能试验

3 运用粘温曲线确定温拌混合料的施工和拌和温度

为了准确确定温拌普通沥青、温拌改性沥青混合料的拌和温度、压实温度，本文采用Brookfield旋转粘度计，分别测定了普通沥青、SBS改性沥青及分别添加3% DAT-H5温拌剂的普通沥青、SBS改性沥青在100～175 ℃温度条件下的布氏粘度，建立四种沥青的粘温曲线关系，再以粘度反推4种混合料的拌和温度及压实温度。

从图1、图2可以看出，掺加温拌剂后，普通沥青+DAT-H5浓缩液温拌剂的粘度在130 ℃之前比普通沥青小，但130 ℃之后，普通沥青和普通沥青+DAT-H5浓缩液温拌剂粘温区线基本重合；对于改性沥青，添加温拌剂与不添加温拌剂测定的粘温曲线趋于重合，运用此粘温区线计算的温拌沥青混合料及热拌沥青混合料的施工温度是相同的，可以得出采用此种方法确定的温拌温度无法反应温拌沥青的温拌效果。因此，采用粘温曲线确定温拌沥青混合料的拌和、压实温度是不合适的。

图1 普通沥青与普通沥青+温拌剂粘温关系

图2 SBS改性沥青与SBS改性沥青+温拌剂粘温关系

对于成品温拌沥青，生产过程中也是添加DAT-H5浓缩液温拌剂和其它附加物的产品，性能和添加DAT-H5浓缩液温拌剂沥青的性能相同。表明，采用粘温区线确定温拌沥青混合料的拌和、压实温度是行不通的。

4 各种温拌沥青拌和及压实温度的确定方法

由于沥青混合料温拌技术发展非常快，由最初的温拌乳化沥青到添加DAT-H5浓缩液的温拌沥青，再到成品温拌沥青。因此，本文主要研究成品温拌沥青的拌和及压实温度的确定方法。研究之前，首先以热拌沥青混合料的设计方法，把温拌沥青加热到热拌沥青的温度，设计热拌沥青混合料级配和油石比。

本文借鉴相关研究人员的研究成果，温拌沥青混合料压实后的性能与热拌沥青混合料一致，马歇尔成型法不能表征温拌沥青混合料的特性，同时结合车辙成型方法与现场压实过程相似度较高的原因，以混合料等体积参数原理，采用热拌沥青混合料的设计级配和油石比，温拌改性沥青的温度选择165 ℃，集料温度选择130 ℃、140 ℃、150 ℃、160 ℃，采用车辙试验机分别制作不同成型温度的温拌沥青混合料车辙板试件，通过取芯机对车辙板钻取芯样，测定芯样的空隙率，当芯样的空隙率为热拌沥青混合料设计空隙率，且芯样其它指标与热拌沥青混合料相当时，确定此芯样成型温度为温拌沥青混合料的压实温度，再通过当天的施工气候、运距等因素，反推沥青混合料的拌和温度、集料加热温度。

由图3可知，随集料温度的下降，车辙成型的车辙板空隙率下降服从二次曲线的下降趋势，混合料温度也呈现二次曲线的下降趋势。同时可知，当混合料空隙率为3%～5%时，集料加热温度为143 ℃～161 ℃，改性沥青混合料成型温度为134 ℃～158 ℃，这时混合料的压实效果与热拌沥青混合料相同。其原因为温拌剂的加入，在沥青中引入了含有表面活性的微水珠，水微珠降低了较低温度条件下沥青的粘度，当混合料温度进一步降低时，表面活性水珠无法继续提供更为有效的降低粘度效果。所以，133 ℃为此温拌改性沥青的极限压实温度，实际使用时，取值应略高于极限压实温度。

图3 温拌改性沥青温度与混合料空隙率的关系

5 结 论

(1)温拌乳化沥青、温拌普通沥青、温拌改性沥青，只是在沥青中引入了含有表面活性的微水珠，在加热常规试验时，较高温度的试验条件，微水珠已被蒸发完毕。所以，温拌沥青与未添加温拌剂的沥青测试结果相差不大。

(2)在没有成熟温拌沥青拌和、压实温度确定的大环境下，本文提出了基于车辙成型机的温度设计法，得出改性温拌沥青选择165 ℃，集料加热温度为142 ℃～160 ℃，改性沥青混合料的成型温度为133 ℃～157 ℃，成型的温拌改性沥青混合料性能与热拌沥青混合料一致。此方法可以用于其它温拌沥青混合料成型温度的确定，反推现场温拌沥青混合料的压实控制温度。