新型温拌剂对沥青混合料压实特性的影响

2013-04-15申茂枝

建材世界 2013年2期

申茂枝

（锡林郭勒盟公路管理处，锡林浩特 026000）

沥青的粘结和润滑作用是影响沥青与集料间粘附性能和沥青混合料压实效果的重要因素。沥青的粘结作用使混合料易于成型而不致松散，而沥青的润滑作用使矿料颗粒就位而不致被压碎。沥青混合料的拌和温度和压实温度影响着沥青的粘结作用和润滑作用。温拌沥青混合料（Warm Mix Asphalt，简称WMA）就是通过一定的技术措施，使沥青能在相对较低的温度下进行拌和及碾压，同时保持其不低于热拌沥青混合料（Hot Mix Asphalt，简称HMA）的使用性能的沥青混合料技术，也称为温拌沥青技术。由于温拌剂的加入使得沥青能够在拌和过程中得到充分的分散，在沥青内部形成独特的水膜润滑结构，使常规的拌和技术在较低温度下拌和、摊铺和碾压，通过降低沥青结合料的高温粘度使热拌沥青混合料的施工温度降低30℃左右。所以温拌沥青混合料与传统的热拌沥青混合料相比，其拌和和压实温度相对较低，减少了能源的消耗和废气的排放，并具有较好的路用性能。目前的温拌技术可以大致分成2种原理：1）在混合料拌和时，通过载体或者直接引入的水分，与热熔状的沥青接触产生大量蒸汽，造成沥青体积膨胀形成泡沫沥青，沥青和易性增加使其可以在较低的温度下充分包裹集料，从而使混合料可以在较低的温度下进行拌和和压实，只是影响因素比较多。2）加入有机添加剂到沥青或者混合料中，从而改变沥青的粘温曲线或者起润滑作用，降低拌和温度，由于有些有机物的熔点接近或者小于拌合温度，所以在选择有机物时需慎重。

1 实验

1.1 原料

实验所采用的沥青是辽宁盘锦90号重交通道路石油沥青。温拌剂是由阿克苏诺贝尔公司生产的Redi－set型沥青温拌剂，按照2%比例系数直接将温拌剂掺入到沥青中搅拌，搅拌10min即可得到所需的温拌沥青。

1.2 方法

试验采用布洛克菲尔德旋转粘度计（Brookfield）测量基质沥青与温拌沥青在115℃、135℃、155℃、175℃下的粘度。通过马歇尔设计法可以得到各项性能均满足公路沥青路面施工技术规范（JTG F40—2004）要求的密级配AC－13，如图1所示。按照所得到的AC－13级配进行旋转压实试件成型。在相同油石比下，改变矿料温度、拌和温度和压实温度进行旋转压实试验（如表1所示），比较温拌沥青混合料与热拌沥青混合料的压实特性。

表1 不同的旋转压实成型拌和温度

2 结果与分析

2.1 粘温性能

图2粘度温度变化曲线结果表明，在相同的温度时，与基质沥青相比，加了2%温拌剂的温拌沥青的粘度没有很明显的下降。按照规范《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F－2004）对于基质沥青采用170±20厘泊和280±30厘泊对应的等粘温度作为沥青混合料的拌和与压实温度。得到掺入2%温拌剂的温拌沥青与基质沥青的拌和温度和压实温度分别是162℃和145℃，165℃和148℃，实验结果相差也不大，所以单独只从粘度变化来评价温拌剂的温拌效果并不可行。

2.2 温拌沥青旋转压实特性研究

旋转压实成型试件过程中，电脑自动监控试件的高度，通过计算，可得出不同旋转压实次数对应的试件压实度。压实度与压实次数的关系曲线图，即为旋转压实密实曲线。它反映的是沥青混合料在摊铺、碾压和使用过程中的密实度变化情况。由上图3试验结果可以得出，不管是热拌沥青混合料还是温拌沥青混合料，都是随着温度的升高压实越容易，并且所需的压实功也随着压实次数的增加而增大，压实度与压实次数成指数关系。

同时，在相同压实次数下，加入温拌剂的温拌沥青混合料在较低温度下压实度大于普通热拌混合料的压实度，更易于压实，温拌剂对沥青混合料起到良好的温拌和润滑作用。当温拌沥青混合料的压实温度降到115℃时，其压实特性优于正常热拌沥青混合料（150℃）的压实特性，并且拌和温度降低了35℃。对比压实温度为130℃和150℃时温拌沥青混合料的压实特性发现，温拌沥青在低温130℃时的压实度比高温150℃大。说明在一定温度范围内，压实温度越低，温拌相对于热拌沥青混合料容易被压实的这种特性越明显。

综合粘度和旋转压实特性的实验结果可知，对于新型温拌剂仅仅从降低粘度的能力去评价温拌剂的效果是不可行的。该种新型温拌剂并不是通过降低沥青粘度来降低沥青混合料拌和压实温度从而起到温拌的效果的，而是通过加入的温拌剂在沥青各组分之间起到一种润滑剂的作用来降低沥青的拌和压实温度。该文提出通过旋转压实试验来比较沥青混合料不同温度下压实过程中压实度的变化来评价温拌剂的压实效果。旋转压实特性评价方法更加贴近实际工程施工，有效的模拟了路面碾压过程，对新型温拌剂（增加润滑作用）的合理掺量、压实温度和温拌效果的评价起到良好作用。