温拌沥青混合料室内性能评价试验

■杨成虎

（福建省高速公路养护工程有限公司，福州 350000）

目前，沥青混合料从拌和温度、摊铺温度及碾压温度的角度分类[1]，主要分为冷拌沥青混合料（CMA）、温拌沥青混合料（WMA）、热拌沥青混合料（HMA）。热拌沥青混合料（HMA）因其路用性能较好而被广泛使用。 HMA 需要在160℃～180℃的温度下拌和生产[2-3]，以保证其正常的摊铺和碾压。 HMA 在这么高的温度下生产，给资源带来巨大的消耗以及对周边的环境有较大影响。 20 世纪90 年代，欧美等国家陆续对温拌沥青混合料（WMA）进行研究[4-6]，目的是为了减少沥青混合料在拌合过程中对外部环境的污染与自身的能源消耗。 WMA 能够有效地降低沥青混合料的拌和温度， 相比较于HMA 可降低10℃～30℃[7]。由于WMA 的拌和温度降低，使得其沥青不易发生老化，提升了路面的使用性能。 温拌剂的加入还使得沥青路面柔韧性得到增强，同时提升了沥青路面的路用性能[8]。 拌和温度的降低同时使施工温度随时间的下降变得缓慢，保证了充分的碾压时间和成型时间，是一种经济环保且沥青路面利用方式。 因此对温拌沥青混合料（WMA）进行技术研究，将会推动我国沥青路面的发展，在很大程度上减轻我国的节能减排负担，具有良好的发展前景和应用意义。

本试验采用龙孚温拌剂和Sasobit 温拌剂制备了温拌改性沥青，研究不同温拌剂掺量的沥青对沥青混合料室内击实温度和空隙率的影响，并对试验结果进行了线性回归分析，得到了最佳成型温度和最佳温拌剂掺量，以期试验结果可对温拌改性沥青混合料在工程中的运用推广提供数据参考。

1 原材料及配合比

1.1 集料

本试验粗、细集料采用福建省闽侯县祥谦料场石料，矿粉采用的是尤溪产的石灰岩矿粉，材料各项指标均满足相关规范要求。 本试验采用AC-16C沥青混合料进行试验，矿料组成比例见表1，矿料合成级配见表2。

表1 矿料组成比例

表2 混合料合成级配比例

1.2 沥青

本试验采用的沥青为福建省厦门新立基股份有限公司的SBS 改性沥青，其各项指标均满足相关规范要求。

1.3 温拌剂

温拌剂的作用是改善沥青的粘度和增强沥青混合料的可塑性，从而达到降低沥青混合料的拌和温度。本试验添加不同掺量的龙孚温拌剂和Sasobit温拌剂加入SBS 改性沥青中，以研究其对改性沥青的影响，龙孚温拌剂和Sasobit 温拌剂掺量及其沥青的三大指标见表3。

表3 温拌剂掺量及其沥青的三大指标

2 温拌改性沥青混合料性能评价

2.1 温拌剂掺量与空隙率的关系分析

通过对比不同掺量龙孚温拌剂和Sasobit 温拌剂掺入SBS 沥青混合料在各成型温度条件下的室内空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度等指标，探讨温拌剂对沥青混合料拌和温度的影响。

2.1.1 WMA（160℃）马歇尔试验

沥青混合料的最佳沥青含量为4.7%，添加原样SBS 改性沥青，选取160℃作为成型温度，相应的拌合温度比成型温度高约15℃， 成型马歇尔试件，马歇尔试验结果见表4。 由表4 可知，在160℃的击实温度下， 添加温拌剂的马歇尔空隙率均小于普通SBS 改性沥青混合料。

表4 160℃温拌改性沥青混合料室内马歇尔试验结果

2.1.2 WMA（145℃）马歇尔试验

沥青混合料最佳沥青含量4.7%，添加不同掺量的龙孚温拌剂和Sasobit 温拌剂的SBS 改性沥青，选取145℃为成型温度， 相应的拌合温度比成型温度高约15℃， 成型马歇尔试件结果见表5 和图1。由图1 的曲线进行线性回归，得出温拌剂掺量与空隙率的回归方程见表6。

表6 温拌剂掺量与空隙率的回归方程

图1 拌和温度145℃下不同掺量龙孚温拌剂和Sasobit 温拌剂空隙率变化曲线

表5 145℃温拌改性沥青混合料室内马歇尔试验结果

由表5、表6、图1 可知，（1）在145℃的击实温度下，温拌沥青混合料相比普通沥青混合料的空隙率明显大幅降低，并且添加两种温拌剂的沥青混合料空隙率都随着温拌剂掺量的增加而减小；（2）由回归方程得出添加0.95%的龙孚温拌剂和添加1.83%Sasobit 温拌剂的沥青混合料与160℃普通改性沥青混合料对比具有相当的空隙率，可见添加温拌剂后沥青混合料在降低15℃依旧可以达到目标空隙率，验证了温拌剂的低温工作性能。

2.2 马歇尔击实温度与空隙率的关系分析

当龙孚温拌剂掺量为0.8%、1.0%和Sasobit 温拌剂掺量为1.8%和2.1%时，可以在一定温度下达到目标空隙率， 进一步分析在同一温拌剂掺量下击实温度与空隙率的关系，从而得出最佳的击实温度。

2.2.1 添加0.8%龙孚温拌剂的沥青混合料室内马歇尔试验

添加0.8%龙孚温拌剂的沥青混合料室内马歇尔试验结果见表7、图2。

图2 添加0.8%龙孚温拌沥青混合料空隙率与击实温度关系曲线

表7 添加0.8%龙孚温拌剂沥青混合料室内马歇尔试验结果

由表7、图2 分析表明，空隙率随着击实温度的升高而变小，并且二者具有较好的线性关系，线性回归方程定义为：y=-0.024x+8.203。通过此方程可得出，目标空隙率（4.58%）对应的击实温度是151.0℃。

2.2.2 添加1.0%龙孚温拌剂的沥青混合料室内马歇尔试验

添加1.0%龙孚温拌剂的沥青混合料室内马歇尔试验结果见表8、图3。

图3 添加1.0%龙孚温拌混合料空隙率与击实温度关系曲线

由表8 和图3 分析可知， 空隙率随着击实温度的升高而变小，并且二者具有较好的线性关系，线性回归方程定义为：y=-0.018x+7.181。通过此方程可得出，目标空隙率（4.58%）对应的击实温度是144.5℃。

表8 添加1.0%龙孚温拌剂掺量的沥青混合料室内马歇尔试验结果

2.2.3 掺量为1.8%Sasobit 温拌剂的沥青混合料室内马歇尔试验

掺量为1.8%Sasobit 温拌剂的沥青混合料室内马歇尔试验结果见表9 及图4。

表9 添加1.8%Sasobit 温拌剂的沥青混合料室内马歇尔试验结果

由表9 和图4 分析可知， 空隙率随着击实温度的升高而变小，并且二者具有较好的线性关系，线性回归方程定义为：y=-0.031x+8.985。通过此方程可得出，目标空隙率（4.58%）对应的击实温度是142.1℃。

图4 添加1.8%Sasobit 温拌沥青混合料空隙率与击实温度关系图

2.2.4 掺量为2.1%Sasobit 温拌剂的沥青混合料室内马歇尔试验

掺量为2.1%Sasobit 温拌剂的沥青混合料室内马歇尔试验结果见表10 及图5。

由表10 和图5 分析可知， 空隙率随着击实温度的升高而变小， 并且二者具有较好的线性关系，线性回归方程定义为：y=-0.021x+7.475。 通过此方程可得出，目标空隙率（4.58%）对应的击实温度是137.9℃。

表10 添加2.1%Sasobit 温拌剂的沥青混合料室内马歇尔试验结果

图5 添加2.1%Sasobit 温拌混合料空隙率与击实温度关系图

3 结论

本试验采用龙孚温拌剂和Sasobit 温拌剂制备了温拌改性沥青，研究不同温拌剂掺量的沥青对沥青混合料室内击实温度和空隙率的影响， 结果表明：（1）马歇尔击实温度为145℃时，温拌沥青混合料（WMA）相比热拌沥青混合料（HMA）的空隙率明显大幅减小，且添加龙孚温拌剂和Sasobit 温拌剂的沥青混合料空隙率都随着温拌剂掺量的增加而减小；（2）由回归方程得出添加0.95%龙孚温拌剂和1.83%Sasobit 温拌剂的145℃温拌改性沥青混合料与160℃热拌改性沥青混合料的空隙率相差不大，可见添加温拌剂后沥青混合料在降低15℃依旧可以达到目标空隙率， 验证了温拌剂的低温工作性能；（3）龙孚温拌剂在添加掺量范围0.5%～1.0%内降温效果并不理想， 添加0.8%温拌剂的沥青混合料击实温度仅仅下降9℃，而添加1.0%温拌剂的沥青混合料击实温度虽然下降了15.5℃，但从经济效益方面考虑则不满足要求。Sasobit 温拌剂在添加掺量范围1.5%～2.1%内具有明显的降温效果，其中添加1.8%温拌剂的沥青混合料击实温度下降了17.9℃，添加2.1%温拌剂的沥青混合料击实温度下降了22.1℃。 两种掺量降温差距并不大，所以从经济效益方面考虑，选择1.8%的掺量做为最佳掺量较为合适。 （4）不同掺量的温拌剂对沥青混合料目标空隙率所对应的最佳成型温度有一定影响，从经济方面和环保综合分析使用，WMA 整体相较于HMA温度可以降低15℃～25℃。