基于有机温拌剂改性沥青混凝土的性能研究

李明忠 刘招爱

云南阳光道桥股份有限公司 云南昆明 650000

1 概要

自1956年首次提出低温生产沥青混合料以来[1]，温拌有机添加剂成为近些年常提及的一种新的降温方法[2]。通常，沥青混合料是在高温（150至170°C）下生产的，通常称为热拌沥青混合料（HMA）[3]。随着环保意识的提高，国家政策鼓励节能减排、减少环境污染，温拌沥青混合料被广泛关注[4]。温拌沥青混合料（WMA）技术通过降低沥青的粘度，改善混合料的和易性，允许沥青混合料在最低生产温度下拌和、压实。温拌沥青混合料通过降低生产温度，减少有害排放物和最大限度地减少能源消耗，成为一种新的环境友好型材料[5]。

2 材料准备

2.1 沥青

本研究选用70#基质沥青，表1为原材料试验检测结果。

表1 170#基质沥青性能检测结果

2.2 集料

粗骨料和细骨料选用某石场生产的石灰岩集料，表2列为集料试验检测结果。采用AC-20C级配进行混合料级配设计，级配如表3中所示。

表2 集料试验检测结果

表3 设计合成级配

2.3 矿粉

采用石灰岩集料磨成粉料，表4中为矿粉试验检测结果。

表4 矿粉试验检测结果

2.4 温拌剂

表5为两种有机添加剂的物理性质。

表5 两种有机添加剂的物理性质

2.5 马歇尔试样制备

有机添加剂按三个百分比（1%、2%和3%）添到70#基质沥青中，以生产研究中使用的温拌沥青。将1kg基质沥青加热至150℃，并倒入预热的容器中，容器有恒温功能，温度精确至±1℃。将有机添加剂加入到原基质沥青中，并以120rpm的速度混合10分钟，以便将全部添加剂熔化到基质沥青中。然后移除制备而成的温拌沥青，并在25℃±1℃下冷却1小时。制备并测试210个沥青混合料马歇尔试件，以找到最佳沥青含量，并评估体积性能的差异。沥青含量的5个百分比分别为：3.5%、4.0%、4.5%、5.0%和5.5%。按0.5%的比例递进制备马歇尔混合料。有机A和有机B分别制成温拌沥青样品制备相同数量马歇尔试件，分别如下表6所示。

表6 WMA混合料试验方案

根据规范选择拌合和压实温度，WMA混合物的生产温度低于HMA的40℃。热拌沥青混合料的拌合温度为163℃，拌合粘度为0.17±0.02Pa·s，压实温度为153℃，粘度为0.28±0.03Pa·s[6]。对所有样品进行测试并相互比较，以评估由于添加量差异而导致的结果差异。

3 试验方法

根扰《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的要求，测定样品的体积指标和马歇尔试验结果，对比每种样品之间存在的结果差异

4 结果和讨论

7种沥青混合料的马歇尔试验结果如下列图4.1所示。马歇尔试验结果表明，WMA有机添加剂对沥青混合料有积极作用，通过对比每种沥青混合料的最佳沥青含量，得出相应结论。

4.1 毛体积密度

所有混合物的密度差别不大，相较于其他掺量，其他温拌剂，WA2的密度在最佳沥青用量下最大，表明在2%添加量下，有机A在相容性方面得到改善。

4.2 马歇尔稳定性

试验结果表明，添加有机A或有机B温拌剂，混合料的抗压强度有所提高（除WB1、WB2），而相对于有机B添加剂，掺量越高，混合料抗压强度越大。

4.3 流值

作为抵抗塑性变形的指标，WB3混合物的流值显示出其最高的抗变形能力。

4.4 马歇尔空隙率

由于空隙及其对路面性能的影响，如耐久性、水敏性、压缩特性、抗滑性和其他重要性能，沥青试件的空隙率规范限制。在一定范围内。WMA混合物的空隙率、VMA和VFA的差异变化如图1所示，其中显示了以下事实：WB1显示了相对于AC-20而言，在空隙率属性方面受影响最大，这对于混合料来说是一个明显变化，表明有机添加剂掺量越高，混合料结合性越好，混合料越密实；反之，骨料之间结合嵌挤效果越差，混合料空隙越大，性能受之影响。

图1 马歇尔试验各项指标对比

5 结语

1添加有机温拌机，对混合料的抗压强度有所提高，可以改善路面使用性能。

2流值作为抗塑性变形力的指标表现出最大的改善，表明相对于未添加温拌剂混合料，各温拌混合料的抗塑性变形能力增强，温拌剂对沥青混合料的耐久性有积极作用。

3各项体积指标表明，温拌剂的加入可以改善相应体积指标，从而达到最佳状态，降低施工温度而不影响其路用性能。