SBS泡沫温拌沥青混合料路用性能研究

徐晓和，李寿伟，邹晓勇(金华市公路管理局)

SBS泡沫温拌沥青混合料路用性能研究

徐晓和，李寿伟，邹晓勇
(金华市公路管理局)

摘要:泡沫沥青温拌技术是近几年兴起的一项新的温拌技术，它能在不添加任何化学添加剂条件下有效的降低施工温度，是真正意义上绿色的节能减排技术。研究通过对SBS泡沫沥青Sup－20混合料的各项路用性能进行试验研究，包括高温性能、低温性能和抗水损害性能，并与热拌沥青混合料性能进行对比分析。研究结果表明泡沫沥青温拌技术能够在一定程度上提高Sup－20型混合料的高温性能，而对混合料的低温性能和抗水损害性能不利，但试验结果满足规范要求。

关键词:泡沫沥青; SBS改性沥青;路用性能

中图分类号:U416. 2

文献标识码:��: C

文章编号:��:1008－3383(2015)01－0007－03

收稿日期:2014－05－20

0　引言

目前，生存的危机迫使人们不得不直面经济发展带来的环境恶化与能源耗竭等一系列问题，节能减排已成为社会关注的焦点，世界已步入“低碳时代”。

温拌沥青路面技术是一门新兴的筑路技术。目前，国际上实现温拌的技术很多，概括起来可分为三大类:泡沫温拌类、有机添加剂类、化学添加剂类。温拌沥青路面和传统的热拌沥青路面相比性能相当，却可以降低施工温度20～50℃，节约能源30%，同时大幅度减少CO2、SO2、NOX等气体的排放。在能源日趋紧张，对减排要求越来越高的“低碳时代”，温拌技术在沥青路面建设中得到了越来越多的应用。

泡沫温拌沥青技术是将一定比例的水与热沥青同步加入到发泡装置内，冷水遇热沥青急剧汽化，体积迅速膨胀，生成泡沫沥青。泡沫沥青的粘度大大降低，和易性增强，使得泡沫沥青混合料可以在比常规热拌沥青混合料低20～30℃的情况下拌合与施工，从而降低了沥青胶结料在混合料生产及施工中的老化，延长了沥青路面的寿命。目前在美国佐治亚等几个州的温拌项目中75%以上采用了泡沫温拌技术。和热拌沥青混合料相比，泡沫温拌沥青混合料具有出色的降温效果，采用泡沫温拌可使混合料的施工温度比常规热拌混合料降低30～50℃，集料上的沥青裹覆更均匀，混合料的工作和易性更好，成品路面压实度的离散性更小。

温拌技术在美国得到前所未有的快速发展，特别是直接添加水的泡沫类温拌技术，目前美国已有超过50%的州使用沥青温拌技术，部分州允许用温拌沥青代替热拌沥青。目前国内对泡沫温拌沥青的研究较少，相关研究只处于起步阶段。

通过对SBS泡沫沥青Sup－20混合料的各项路用性能进行试验研究，包括高温性能、低温性能和抗水损害性能，并与热拌沥青混合料性能进行对比分析，探究SBS改性沥青发泡后混合料各项路用性能的改变状况，为泡沫沥青温拌技术的推广应用提供理论基础。

1　试验材料与试验方法

1．1试验材料

(1)沥青。

研究采用SBS改性沥青以及发泡后的SBS改性沥青的各项性能指标如表1所示。

表1　SBS改性沥青及发泡沥青试验结果

(2)集料。

本次试验所用石灰岩集料来源于镇江船山，玄武岩来源于安徽来安，矿粉来自于淮安。各档集料筛分结果如表2所示，密度测试结果如表3所示。

表2　集料筛分结果

表3　集料密度试验结果

(3)泡沫沥青室内试验设备。

室内发泡试验采用德国维特根WLB10发泡试验机。试验时可以通过沥青加热桶有效的对沥青进行控温，保证沥青发泡时的温度。通过水流量计对发泡用水量进行精确的控制，水流量计的精确度可以达到正常发泡沥青用量的0．5%。

(4)泡沫沥青室内制备参数。

研究所用的泡沫沥青制备参数如表4所示。

表4　泡沫沥青室内制备参数

1．2试验方法

对泡沫沥青混合料的路用性能进行了试验研究，包括高温性能、低温性能以及抗水损害性能，各项性能的试验方法如下所示。

(1)高温性能:车辙试验。

(2)低温性能:小梁弯曲试验。

(3)抗水损害性能:浸水马歇尔和冻融劈裂试验(T283试验)。

2　沥青混合料级配设计

SBS改性沥青Sup20混合料的级配设计结果如表5、图1和表6所示。

表5　Sup－20设计级配

图1　Sup－20设计级配曲线图

表6　各档料所用比例以及油石比

3　泡沫温拌沥青Sup－20　混合料路用性能研究

研究主要对未发泡和发泡过的SBS改性沥青混合料的路用性能进行对比实验分析，研究内容包括混合料的高温性能、低温性能和抗水损害性能。未发泡的SBS改性沥青混合料的试件成型温度是160℃，泡沫温拌沥青混合料的试件成型温度是140℃。

3．1泡沫温拌沥青混合料高温性能研究

试验分别对未发泡的SBS改性混合料和泡沫沥青混合料在160℃和140℃下进行试件成型，并分别进行高温(60℃)车辙试验，试验结果如表7所示。

表7　车辙试验结果

由表7试验结果可知，SBS改性沥青混合料的动稳定度满足规范要求，且与泡沫沥青混合料的实验结果对比可知，SBS泡沫沥青混合料的动稳定度总体上大于SBS改性沥青混合料，所以SBS改性沥青发泡以后混合料的高温性能有一定程度上提高，但提高幅度不是很大。

3．2泡沫温拌沥青混合料低温性能研究

研究分别对未发泡的SBS改性混合料和泡沫沥青混合料进行小梁弯曲试验，试验结果如表8所示。

表8　小梁弯曲试验结果

由表7小梁弯曲试验结果可知，SBS改性沥青混合料的试验结果满足规范要求，且与泡沫沥青混合料试验结果对比可知，SBS改性沥青发泡后混合料的抗弯拉强度、劲度模量和破坏应变都有所下降，但下降的幅度不大，且泡沫温拌沥青混合料的低温抗裂性能仍满足规范设计要求。

3．3泡沫温拌沥青混合料抗水损害性能研究

研究分别对未发泡的SBS改性混合料和泡沫沥青混合料抗水损害性能进行试验分析，试验选择浸水马歇尔和冻融劈裂试验(ASSHTO－T283试验)，试验结果如表9和表10所示。

由浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验(T283试验)结果分析可知，SBS改性沥青混合料的抗水损害性能满足规范要求，且与泡沫沥青混合料的试验结果对比可知，SBS改性沥青发泡后，混合料的抗水损害性能略有降低，但试验结果均可满足规范要求。

表9　浸水马歇尔试验结果

表10　T283试验结果

4　结论

通过大量室内试验，对比分析了SBS改性沥青Sup－20型混合料和SBS泡沫温拌沥青Sup－20型混合料的高温性能、低温性能和抗水损害性能，所得结论如下:

(1)泡沫温拌技术可在一定程度上提高SBS改性沥青Sup－20沥青混合料的高温稳定性，与热拌混合料相比，其提高幅度在5%左右。

(2)泡沫温拌技术会使SBS改性沥青Sup－20沥青混合料的低温抗裂性能略有降低，但试验结果仍可满足国家规范要求。

(3)泡沫温拌技术会略微降低SBS改性沥青Sup－20沥青混合料的抗水损害性能，但试验结果仍可满足国家规范要求。

(4)泡沫温拌技术能够有效的降低沥青混合料的施工温度，且对混合料性能的影响不大，能够很好的满足路用性能要求。

参考文献:

［1］孙大权，王锡通，汤士良，等．环境友好型温拌沥青混合料制备技术研究进展［J］．石油沥青，2007，21(4) : 54－57．

［2］秦永春，黄颂昌，徐剑，等．温拌沥青混合料节能减排效果的测试与分析［J］．公路交通科技，2009，26(8) : 33－37．

［3］刘至飞，吴少鹏，陈美祝，等．温拌沥青混合料现状及存在的问题［J］．武汉理工大学学报，2009，31(4) :170－173．