温拌沥青混合料性能的影响因素研究

贾慧玲 祁峰　刘崭

摘 要：为了对比目前国内应用最广泛的两类温拌剂对沥青混合料性能的影响，从温拌机理出发，对添加了乳化类温拌剂和有机类温拌剂的沥青混合料进行不同温度下的马歇尔试验和路用性能试验，并对比分析试验结果。研究表明：击实温度降低20 ℃时，有机类温拌沥青混合料的车辙动稳定度有显著提高，水稳性和低温弯曲应变略有降低，其他性能指标均与热拌沥青混合料相当；击实温度降低40 ℃时，部分指标不能满足规范要求。

关键词：道路工程；温拌沥青；成型温度；路用性能

中图分类号：U414 文献标志码：B

Study on Effect of Performance of Warm Mix Asphalt

JIA Huiling1， QI Feng2， LIU Zhan2

（1. Xianyang Management Department of Municipal Engineering， Xianyang 712000， Shaanxi， China；

2. Xian Highway Institute， Xian 710065， Shaanxi， China）

Abstract： In order to study the effect of two most widely used warm mix agents on the performance of asphalt mixture， Marshall test and pavement performance test were conducted at different temperatures on asphalt mixtures adding emulsified warm mix agent and organic warm mix agent， and the comparison was carried out. The results show that when the compaction temperature drops by 20 ℃， the dynamic stability of asphalt mixture with organic warm mix agent increases significantly， while water stability and low temperature bending strain diminish a bit； when the compaction temperature drops by 40 ℃， some indicators do not meet the specification requirements.

Key words： road engineering； warm mix asphalt； forming temperature； pavement performance

0 引 言

温拌沥青混合料与传统的热拌沥青混合料相比，其拌和与压实温度相对较低，可减少能源的消耗和废气的排放，并具有较好的路用性能，是一种新型的节能环保型道路材料，已得到大力推广[13]。目前，在中国应用最广泛的2种温拌技术是有机添加剂法和表面活性剂法；然而，由于缺乏统一的设计规范与标准，以及不同类型的温拌剂作用机理不同，导致其对沥青混合料的降温幅度存在差异，因此在温拌沥青混合料的实际应用过程中，不可避免地碰到了一些问题[46]。

本文通过室内试验对采用以上2种温拌技术制备的温拌沥青混合料的性能进行全面对比分析，为其在工程中的应用提供技术支撑。

1 温拌机理

温拌技术最根本的原理是通过降低沥青粘度或提高混合料工作性能达到降低沥青混合料各环节施工温度的目的，同时保证路面的压实度[78]。

有机添加剂法是将低熔点的有机添加剂加入沥青或沥青混合料中，从物理化学角度改变沥青的粘温曲线。代表性添加剂为Sasobit，该材料是一种结晶固体蜡，85 ℃时开始融化，到116 ℃完全融化，能完全溶解在沥青中，形成一种稳定均匀的网状晶格结构；当温度高于116 ℃时，可有效降低沥青的高温粘度；温度低于85 ℃时，会使沥青粘度迅速增大，从而提高混合料的抗车辙性能。

表面活性剂法是依据添加剂对沥青的微乳化作用和表面活性成分降低液体表面张力的作用，从而将空气及施工过程中的水分引入沥青及混合料中，依靠乳化沥青的低粘度和水膜的润滑作用提高混合料的工作性能[910]。

2 温拌沥青混合料的配合比设计

2.1 原材料

（1）采用韩国SK90#、SK70#A级道路石油沥青和SBSIC改性沥青，各项技术指标试验结果均满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）的要求。

（2）采用表面活性类HHXⅡ型温拌剂，添加量为沥青质量的0.7%；高分子蜡类Sasobit温拌剂，添加量为沥青质量的2.0%。

（3）粗集料为闪长岩碎石，细集料为石灰岩机制砂，填料为石灰岩磨细矿粉。经过试验测试，所采用的集料均满足规范要求。

（4）采用聚酯纤维，添加量为沥青混合料质量的0.3%。

2.2 配合比

试验采用AC16和SMA13两种级配，级配组成见表1。采用常规的马歇尔法确定热拌沥青混合料的最佳油石比分别为4.7%和6.0%。温拌沥青混合料采用与热拌混合料相同的级配和油石比，AC16型级配采用70#基质沥青，SMA13级配采用SBS改性沥青。

3 温拌沥青混合料性能研究

3.1 试验结果

对AC16和SMA13两种级配的温拌和热拌沥青混合料分别进行马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验和低温弯曲试验，具体试验结果见表2、3。

3.2 试验结果分析

3.2.1 马歇尔试验

（1）当添加Sasobit温拌剂的沥青混合料比热拌沥青混合料温度降低20 ℃时，其空隙率与热拌沥青混合料基本相当，稳定度略有提高；温度降低40 ℃时，其空隙率比热拌沥青混合料提高08%以上，稳定度显著降低。

（2）添加HHXⅡ温拌剂的沥青混合料比热拌沥青混合料温度降低20 ℃和40 ℃时，空隙率分别增加了约0.2%和0.5%；温度降低20 ℃时稳定度比热拌沥青混合料略有提高，温度降低40 ℃时稳定度与热拌沥青混合料相当。

3.2.2 水稳定性试验

（1）添加Sasobit温拌剂的沥青混合料，其残留稳定度和冻融劈裂强度比较热拌沥青混合料有所降低；当温度降低20 ℃时残留稳定度和冻融劈裂强度比均能满足规范要求。由此可知，有机类Sasobit温拌剂对沥青混合料的抗水损害性能有不利影响。

（2）添加HHXⅡ温拌剂的沥青混合料，温度降低20 ℃和40 ℃时，其残留稳定度和冻融劈裂强度比较热拌沥青混合料均有明显提高，可知乳化类HHXⅡ温拌剂可显著提高沥青混合料的抗水损害性能。

3.2.3 车辙试验

（1）添加Sasobit温拌剂且温度降低20 ℃时，AC16和SMA13两种级配的温拌沥青混合料动稳定度比热拌混合料分别提高了37%和22%；温度提高40 ℃时，稳定度略有提高。这表明Sasobit温拌剂可显著提高沥青混合料的高温稳定性。

（2）添加HHXⅡ温拌剂且温度降低20 ℃时，温拌沥青混合料动稳定度与热拌混合料相当；温度提高40 ℃时，稳定度略有降低，但均能满足规范要求。

3.2.4 低温弯曲试验

（1）添加Sasobit温拌剂且温度降低20 ℃时，温拌沥青混合料的弯曲应变比热拌沥青混合料有所降低，但能满足规范要求；温度降低40 ℃时，混合料弯曲应变显著降低，不能满足规范要求。

（2）添加HHXⅡ温拌剂且温度降低20 ℃时，温拌沥青混合料的弯曲应变比热沥青混合料提高3%以上；温度降低40 ℃时，混合料弯曲应变与热拌沥青混合料相当。

4 结 语

（1）表面活性类HHXⅡ型温拌剂可降低沥青混合料成型温度40 ℃以上，各项性能均能满足规范要求。

（2）有机类Sasobit温拌剂对沥青混合料的有效降温幅度约为20 ℃，降温幅度过高时，部分性能不能满足规范要求。

（3）表面活性类温拌剂可显著提高沥青混合料的抗水损害性能，改善沥青混合料的低温性能，对高温性能影响较小。

（4）有机类温拌剂能够显著提高沥青混合料的高温抗车辙性能，对沥青混合料抗水损害性和低温开裂性能有不利影响。

参考文献：

[1] 郭 平，祁 峰，弥海晨.温拌沥青混合料的路用性能[J].长安大学学报：自然科学版，2010，30（3）：1013.

[2] 吴奇峰.温拌橡胶沥青混合料温拌技术的研究[D].西安：长安大学，2011.

[3] 刘至飞，吴少鹏，陈美祝.温拌沥青混合料现状及存在问题[J].武汉理工大学学报，2009，31（4）：170173.

[4] 黄宝涛，李家春，崔 娥，等.基于路用性能的沥青混合料的最佳沥青用量[J].长安大学学报：自然科学版，2009，29（2）：2832.

[5] 延西利，雍黎明，延梦璐，等.ACMP沥青温拌性能的粘温曲线分析[J].中国公路学报，2015，28（8）：17.

[6] 何 亮，凌天清，马 育，等.Sasobit温拌橡胶沥青及混合料高温蠕变特性[J].长安大学学报：自然科学版，2015，35（6）：1623.

[7] 陈 飞.基于表面活性技术的温拌沥青及其混合料性能研究[D].西安：长安大学，2013.

[8] 严世祥.温拌沥青混合料应用技术研究[D].重庆：重庆大学，2007.

[9] 刘建勋.温拌沥青混合料施工关键技术研究[D].西安：长安大学，2010.

[10] 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.

[责任编辑：王玉玲]