双效温拌剂对沥青混合料的拌和及路用性能影响

李枫，李德利

（江西省天驰高速科技发展有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

热拌沥青混合料不仅需要使用大量的燃料和能源用于原材料加热，而且还会排放大量有害气体，不利于环保，违背了当前的工程建设理念。而如果能在热拌时添加温拌剂，则可大幅降低拌和温度，起到节能减排的作用，尤其是添加双效温拌剂，其作用效果更加突出。但添加双效温拌剂是否会对混合料拌和及路用性能造成不利影响，还需要通过进一步的试验和分析来确定。

1 试验材料与方法

1.1 沥青

分别采用普通基质沥青与改性沥青。其中，基质沥青技术指标为：标准条件下针入度为69（0.1mm）；软化点48℃；动力黏度215Pa·s；延度120（5cm/min）；改性沥青技术指标为标准条件下针入度56（0.1mm）；软化点73℃；动力黏度1.8Pa·s；延度17（5cm/min）。上述基质沥青与改性沥青的技术指标实测结果均满足要求。

1.2 矿料级配

矿料主要为石灰岩，按照规程进行常规试验，确定各项技术指标可达到要求。混合料级配为AC-20，利用筛分完成的各档矿料进行回配。

采用布氏黏度计法对五种不同温度的沥青进行黏度试验（120℃、135℃、150℃、165℃和180℃）。经试验可知，当温度相同时，添加温拌剂后，其黏度低于基质沥青与改性沥青；在以上五种温度条件下，沥青黏度因温度的升高而降低，并最终趋于接近；当温度相同时，沥青黏度因双效温拌剂的添加而减少，且添加量越大，黏度降低越明显。可见，添加双效温拌剂可以起到降低黏度的作用，但黏度降低至最低值后，继续添加双效温拌剂，其降低黏度的作用开始下降[1]。

空隙率是沥青混合料的固有特征，可反映出混合料压实时的密实程度，对路用性能及长时间使用性能都有很大影响，同时空隙率还能反映出温拌剂添加后的降温效果及其对混合料成型带来的影响。基于此，通过马歇尔击实试验测定以上五种温度条件下混合料的空隙率。混合料拌和温度按照4%的空隙率进行。根据试验结果可知，添加双效温拌剂会使空隙率因温度的升高而明显降低。相较于基质沥青与改性沥青，添加了双效温拌剂的混合料，其拌和温度显著降低。当温度较低时，混合料的空隙率会因为双效温拌剂实际添加量不断增加而逐渐变小，在温度达到一定值以后，混合料的空隙率没有太大的偏差。其原因为表面活性剂裹覆集料后会使拌和功明显降低，使混合料表现出更好的和易性[2]。因此，通过适量添加双效温拌剂，可以起到降低拌和温度并使混合料达到最佳空隙率的作用。

2 拌和及路用性能影响分析

2.1 试验结果

双效温拌剂需要达到将采用基质沥青拌和而成的混合料实际路用性能提高到满足使用要求的程度。路用性能主要采用以下指标来评价：空隙率、稳定度、流值、高温动稳定度、低温最大弯拉应变和水稳定性[3]。对照组1采用基质沥青，其矿料温度与拌和温度均按160℃控制，击实温度按145℃控制，拌和流程为先对矿料和沥青进行湿拌，再加入矿粉进行拌和；对照组2采用改性沥青，其矿料温度与拌和温度均按180℃控制，击实温度按165℃控制。拌和流程为先对矿料和沥青进行湿拌，再加入矿粉进行拌和；实验组采用基质沥青和双效温拌剂，其矿料温度按照160℃控制，拌和温度按照150℃控制，击实温度按照135℃控制，拌和流程为先对矿料和双效温拌剂进行干拌，然后加入沥青进行湿拌，最后加入矿粉进行拌和。具体的试验结果如表1所示。

2.2 结果分析

由表1数据进行计算，实验组1的双效温拌剂添加量为0.35%，实验组2的双效温拌剂添加量为0.45%，实验组3的双效温拌剂添加量为0.55%，实验组4的双效温拌剂添加量为0.65%。

表1 路用性能试验结果

由表1可知，当空隙率相近时，与采用改性沥青拌和而成的混合料相比，添加了双效温拌剂后，拌和温度降低30℃左右。按不同掺量添加双效温拌剂后，混合料的流值和马氏稳定度并没有太大差别，且都处于规范要求的范围内。伴随温拌剂实际掺量的增加，混合料高温条件下的稳定度有所增大，且变化趋势比较明显，但都比对照组及相关规范要求高。伴随温拌剂实际掺量的增加，混合料低温条件下的最大弯拉应变同样有所增大，以此提高混合料在高温条件下的抗车辙能力。伴随温拌剂实际掺量的增加，混合料的水稳定性同样有所增大，说明水稳定性变好，能使沥青与集料之间更好地融合。

2.3 双效温拌剂与集料和沥青的相容性

在试验的同时还对集料和固态温拌剂之间的干拌效果及拌和完成后混合料整体效果与试件自然冷却之后的效果进行观察。对矿料和温拌剂进行干拌的过程中，由于双效温拌剂自身熔点温度相对较低，所以能够在与石料拌和的过程中充分融化，并对石料表面进行润滑，对于粒径在10～20mm范围内的集料，因其比表面积相对较小，所以在干拌完成后集料表面将完全裹覆温拌剂，且拌和完成后的混合料没有出现变干或变暗的情况。在加热干拌过程中，温拌剂发生热熔将集料完全包裹，使集料和温拌剂的整体处于平滑状态，验证了温拌剂和集料之间的包裹性良好。此外，集料被温拌剂包裹后，并不会影响与沥青之间的结合，即温拌剂、集料和沥青之间都有良好的相容性。

2.4 双效温拌剂对玻璃化温度的影响

沥青玻璃化温度对沥青自身变形温度及黏弹性都有很大影响。对此，可借助扫描量热仪对沥青自身玻璃化温度受双效温拌剂添加的影响进行分析。考虑玻璃化温度往往比较宽泛，因此需要通过软件处理才能得出。根据试验结果，在添加适量双效温拌剂后，玻璃化温度开始下降。其原因为：双效温拌剂含有POE和油脂成分，会使玻璃化温度有所降低，玻璃化温度的降低对沥青混合料低温条件下的延度与最大弯拉应变都十分有利，能在进一步增强高温条件稳定度的基础上，保证良好的低温性能。

2.5 不同温拌剂类型技术性能

在4%空隙率的条件下，采用双效温拌剂的混合料，其流值与稳定度都能达到相关规范的要求。如果使用Sasobit与GL-16-7温拌剂，可以使高温条件下混合料稳定度得以进一步提升。但如果使用106T温拌剂，则混合料在高温条件下的动稳定度不但没有提升，反而有所降低。其原因为玄武岩的碱性比石灰岩弱很多，或部分温拌剂被纤维吸附，使该温拌剂不能融化而完全裹覆于集料表面，但GL-16-7温拌剂含有咪唑类侧基，与集料之间有良好的熔融分散性，并且环烯烃还能和沥青之间发生化学反应，促使混合料有更好的高温及低温条件下的性能。尤其是低温条件下的性能，比采用Sasobit的混合料更优，而综合性能可以达到所有级配的最佳状态。

3 结语

综上所述，双效温拌剂的作用机理并非单纯的降低沥青在高温条件下的黏度，而是借助含有的表面活性剂降低集料和沥青之间的拌和功，以此使混合料的拌和温度明显降低，相较于采用改性沥青拌和而成的混合料，拌和温度可以降低约30℃。因温拌剂的实际添加量并不大，所以为提高温拌剂添加后起到的分散作用，可通过对温拌剂的逐步优化来实现。