不同温拌剂类型对温拌沥青混合料性能的影响

冯秀亮

（山西路桥第八工程有限公司，山西 运城 044000）

1 原材料与温拌沥青设计

温拌沥青对节能减排具有重要意义，国内学者对其进行了较多研究［1-3］。

1.1 原材料准备

试验使用AH-70#基质沥青，其各项性能指标见表1。

表1 基质沥青相关技术指标

对于矿料的选择为闪长岩得到的天然碎石（25.6%碎石（4～8 mm）、28.4%碎石（8～16 mm）、25.6%细砂（0～4 mm）、7.6%天然砂（0～4 mm）、7.6%填料与5.2%的50～70 mm 针入度的初胶结料组成。

温拌剂采用合成蜡、较软的合成蜡与沸石，制作WMA 混合物。合成蜡与沸石的相关技术性质见表2。

表2 合成蜡温拌剂相关技术性质指标

表3 较软合成蜡温拌剂相关技术技术性质指标

表4 沸石温拌剂相关技术性质指标

试验采用两种合成蜡，较软的合成蜡与第一种合成蜡温拌剂相比其融化温度约为85 ℃，而第一种大约为115 ℃。沸石作为温拌剂是由于沸石所含结晶水在热沥青中持续蒸发或沸腾产生微发泡的功能来实现沥青混合料的温拌，这种微小泡沫会使分子空隙更小并起到润滑剂的作用，同时具有较好的裹附集料能力，从而改善混合料的施工和易性及压实特性，进而达到温拌效果。

2 试验目标

试验样品为基质沥青，添加3%合成蜡、1.5%合成蜡、1.5%合成软蜡、0.3%的沸石沥青混合料。所有样品都采用相同的混合设计，只是添加剂不同。而添加剂的百分比参考供应商建议。对所有样品测定其渗水系数、水稳定性、高温流变性能以及低温抗裂性能。

3 试验结果分析

3.1 渗水系数

不同沥青混合物的渗水系数值见图1。

图1 不同沥青混合物的渗水系数值

从图1 可以看出，在基质沥青中加入外加剂对沥青混合料渗水系数的影响具有很大差异。（1）当向沥青混合料中加入3%的合成蜡时，对渗透指数提升明显，达到了2.6；当减少合成蜡的掺量时，渗水系数下降幅度也较为直观，说明合成蜡对沥青混合料的渗透指数影响较大。（2）加入1.5%合成软蜡时，则是降低沥青混合料的渗水系数，说明加入外加剂降低沥青混合料的拌合温度，而熔点较低的合成软蜡受温度影响明显，在混合料中以溶胶状态存在，增加了混合料的致密性，导致沥青混合料的渗水系数降低。（3）加入沸石也会减小沥青混合料的渗透指数。总体来说，合成软蜡与沸石的加入对沥青混合料的渗水系数影响较小，而合成蜡对沥青混合料的渗水系数影响较大。

3.2 水稳定性

通过试验得到了加入不同添加剂的沥青混合料的水稳定性，其TSR 值见图2。

图2 不同沥青混合料的TSR 值

从图2 可以看出：（1）不同添加剂的加入并没有使沥青混合料的水稳定性发生太大变化，其中加入1.5%的合成软蜡其沥青混合料的水稳定性最好。（2）所有添加剂加入后都比HMA 的水稳定性好，即加入温拌剂后的沥青混合料普遍比热拌沥青的水稳定性表现优异，因为较低的拌合温度使沥青在较低的温度下压实，从而其稳定性表现更好，其水稳定性也更好，说明在水稳定性方面，温拌沥青完全可以替代热拌沥青。

3.3 高温稳定性

加入不同温拌剂的沥青混合料抗车辙性能试验结果见图3。

图3 加入不同温拌剂后的温拌沥青动稳定度

从图3 可以看出：（1）加入温拌剂后，四种测试样本的动稳定度都有所提高，其中加入3%合成蜡样品的动稳定度提升幅度最大，加入沸石的样品动稳定提升较小。应该是由于合成蜡的晶体网状结构，在与沥青混合料混合后，增加其结构的稳定性，减小了结构的整体流动度，所以增强了其高温稳定性。（2）比较加入3%的沥青混合料与加入1.5%的沥青混合料可以看出，适当增加合成蜡温拌剂的投入比例也能够提高温拌沥青混合料的高温稳定性。（3）比较合成蜡与合成软蜡两者之间的动稳定度可以看出，合成蜡对于提高高温稳定性的效果要优于合成软蜡，主要原因可能是合成软蜡的熔点低于合成蜡，在高温的情况下其过早融化，相较于合成蜡而言流动性增强，动稳定度相对降低。

3.4 低温抗裂性

弯曲小梁破坏试验以及弯曲蠕变试验，结果见图4。

图4 不同温拌剂温拌沥青与最大拉应变、劲度模量的关系

通过图4 可以看出：（1）添加温拌剂后的沥青混合料试件的最大拉应变都有所减小，特别是加入合成蜡的情况，最大拉应变减小幅度较大，而加入沸石温拌剂后对沥青混合料的低温抗裂性能影响较小。（2）减小合成蜡的投入比例，其对沥青混合料的低温性能影响也越小。而相较于合成蜡，合成软蜡的加入对沥青混合料低温性能的影响介于沸石与合成蜡之间。（3）反观劲度模量，适当的添加沸石温拌剂能够提高沥青混合料的劲度模量，而合成蜡的加入则恰恰相反。可以推测，由于在低温条件下，沥青混合料的柔性将会由沥青中的极性分子和含有环状基团与直链的含量、种类以及他们的自由度来控制，所以加入合成蜡温拌剂对沥青混合料的低温性能并没有太大改善，并且由于其中含有具有支链的异烷烃，含量过多会对沥青的低温性能造成不好的影响，使其具有一定的脆性。（4）沸石温拌剂的加入会使沥青在拌和中体积膨胀，在水中产生细微的喷雾，因此，加入沸石的温拌沥青在低温性能方面要优于加入合成蜡的沥青。

4 结语

（1）合成软蜡与沸石的加入会减小沥青混合料的渗水系数，且影响较小，而合成蜡的加入能够明显地提高沥青混合料渗水系数。（2）几种温拌剂的加入对沥青的水稳定性影响有限，但相较于热拌沥青而言，温拌剂的加入使沥青的水稳定性都有提升，说明温拌沥青在水稳定性方面能够替代热拌沥青。（3）掺量为3%合成蜡的沥青混合料在高温稳定性方面表现最好，由于其熔点较高，且为网状晶体结构，增强了沥青混合料的整体结构性，所以也增强了其高温稳定性。（4）在低温抗裂性方面，加入温拌剂都会对低温性能产生不利影响，特别是合成蜡的加入，由于其含有支链的异烷烃，会增加混合料的脆性，而相较而言，加入沸石与合成软蜡的影响要小很多。（5）在实际工程中对温拌剂的选择需要视具体的外部环境情况特别是气候条件而定，从而达到性能、环保、成本最佳选择。