温拌剂对沥青混合料路用性能的影响分析

陆立波，何 艳

（1.武汉中央商务区投资控股集团有限公司，湖北 武汉，430023；2.武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉，430023）

温拌剂对沥青混合料路用性能的影响分析

陆立波1，何 艳2

（1.武汉中央商务区投资控股集团有限公司，湖北 武汉，430023；2.武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北 武汉，430023）

为了分析温拌剂对沥青混合料各项性能的影响，采用不同的温拌剂掺量制备温拌沥青混合料，测试其马歇尔稳定度、高温性能、低温性能及水稳定性，并结合温拌剂掺量与各项性能的关系曲线，推荐了最佳的温拌剂掺量。然后采用最佳温拌剂掺量，对比分析了温拌沥青混合料和基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料的各项路用性能。试验结果表明：温拌剂在熔点以下的温域主要起到增粘作用，在熔点以上的温域主要起到降粘作用，因此可以改善沥青混合料的施工和易性，提升沥青混合料的高温性能、水稳定性；由于温拌剂中蜡成分在低温时呈现脆性，因此温拌沥青混合料的低温性能有所降低。

道路工程；沥青混合料；路用性能；温拌

0 引言

沥青路面凭借其修筑、养护相对容易，行车舒适等特点在我国得到大规模的应用，是我国路面建设主要的结构形式。但是由于沥青混合料在施工过程中的温度较高，一方面沥青混合料发生了不同程度的老化现象，使沥青混合料的性能衰减，影响了沥青路面的耐久性；另一方面沥青混合料在施工过程中存在较大的能源消耗，并且产生了环境污染现象。温拌技术是缓解沥青混合料短期老化现象，并且达到沥青路面节能减排的有效手段之一，因此许多国家相继开展了温拌沥青混合料的研究。

孙大全等[1]介绍了温拌技术的发展历程，目前国外已有温拌技术的工作原理，温拌沥青混合料的制备工艺及降温幅度等，并开发了一种自主的基于软质沥青预拌、岩沥青粉末复配技术的温拌沥青混合料制备方法。王飞等[2]基于热拌沥青混合料配合比设计方法，以等体积参数为设计原则，进行温拌沥青混合料的配合比设计，探讨温拌沥青混合料的合理施工温度、温拌剂掺量、沥青混合料理论最大密度计算的修正方法等沥青混合料配合比设计时存在的问题。郭平[3]，王茂文[4]，陈慨[5]等研究了温拌沥青混合料的各项路用性能，认为温拌剂可以改善沥青混合料的综合性能，只是不同类型的温拌剂对各项性能的作用效果各有不同。魏建国[6]，周燕[7]，孙大权[8]，王素英[9]等针对温拌沥青混合料施工温度确定方法不一的问题，开展了温拌沥青混合料拌和压实特性研究，分析了温拌沥青混合料与基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料施工温度的差异，并推荐了温拌沥青混合料适宜的拌和温度和压实温度。程玲[10]，秦永春[11]等针对温拌沥青混合料所具有的节能减排效果进行了分析，并与热拌沥青混合料进行对比，认为温拌沥青混合料的节能减排效果十分显著。黄明[12]，孙吉书[13]，杨丽英[14]等针对温拌再生沥青混合料的关键技术进行了研究，分析了温拌再生沥青混合料的高温性能、低温性能、水稳定性以及抗疲劳性能等，并且认为温拌再生技术进一步提升了沥青路面的节能减排效果。

总之，温拌沥青混合料技术是一项绿色环保节能的路面技术，本文首先分析了不同温拌剂掺量对沥青混合料各项性能的影响，推荐了最佳的温拌剂掺量。然后采用最佳温拌剂掺量拌制沥青混合料，并与基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料各项性能进行对比。

1 试验设计

1.1 原材料

沥青分别采用70#道路石油沥青和SBS改性沥青，其主要技术性质检测结果见表1，各项性能均满足我国现行相关规范的要求。温拌剂采用德国Schiimann-Sasol公司生产的Sasobit改性剂，其主要技术指标检测结果见表2。粗集料采用3～5 mm、5～10 mm、10～15 mm 的玄武岩，细集料采用 0～3 mm的石灰岩，填料采用石灰岩质矿粉，上述矿料均能满足我国现行规范的要求。

表1 沥青主要技术性质

表2 Sasobit主要技术指标检测结果

1.2 沥青混合料

本文采用AC-13C作为不同类型沥青混合料各项路用性能对比分析的研究对象，矿料级配为我国现行规范推荐的中值，具体见表3，最佳油石比为4.9%。

表3 采用的AC-13C矿料级配

1.3 试验方案

（1）采用马歇尔稳定度试验、车辙试验、低温弯曲试验以及浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验，分别测试温拌剂掺量为0、2%、3%、4%时温拌沥青混合料的马歇尔稳定度、动稳定度、破坏弯拉应变以及残留稳定度、强度比。通过分析不同性能指标与温拌剂掺量关系曲线的变化趋势，推荐最佳的温拌剂掺量。

（2）采用推荐的温拌剂掺量，对比分析温拌沥青混合料和基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料的各项路用性能。

2 试验结果与分析

2.1 温拌剂掺量对路用性能的影响

2.1.1 温拌剂掺量对马歇尔稳定度的影响

不同掺量的温拌沥青混合料马歇尔稳定度测试结果见图1。

图1 温拌剂掺量与马歇尔稳定度的关系

由图1可知，随着温拌剂掺量的增加，沥青混合料的马歇尔稳定度不断增大，以温拌剂掺量3%为例，在未添加温拌剂时，马歇尔稳定度为9.05 kN，当温拌剂掺量为3%时，马歇尔稳定度增大至11.44 kN，增长幅度达到26.4%。通过观察温拌剂掺量与马歇尔稳定度的关系曲线可知，当温拌剂掺量达到3%以后，马歇尔稳定度的增长趋势明显变缓，表明继续增加温拌剂的掺量对马歇尔稳定度的改善作用已不再明显。

在沥青混合料中添加温拌剂之后，虽然马歇尔试件击实温度要低于普通沥青混合料，但是由于温拌剂使沥青在其熔点以上温域的粘度变小，沥青混合料的施工和易性得到改善，在相同的击实功下更易密实，再加上温拌剂在熔点以下温域的增粘作用，因此温拌沥青混合料的马歇尔稳定度随温拌剂掺量的增加而不断增大。

2.1.2 温拌剂掺量对高温性能的影响

不同掺量的温拌沥青混合料动稳定度测试结果见图2。

由图2可知，随着温拌剂掺量的增加，沥青混合料的动稳定度亦随之增大，以温拌剂掺量3%为例，在未添加温拌剂时，动稳定度为2 521次/mm，当温拌剂掺量为3%时，动稳定度增大至5 171次/mm，增长幅度达到105.1%，表明温拌剂对沥青混合料高温性能的改善十分显著。通过观察温拌剂掺量与动稳定度的关系曲线可知，当温拌剂掺量达到3%以后，继续添加温拌剂对沥青混合料动稳定度的提升逐渐趋于平缓。

图2 温拌剂掺量与动稳定度的关系

Sasobit温拌剂中含有的蜡成分，在熔点以下的温域内可以通过结晶作用在沥青混合料内部形成网状空间结构，增大了沥青的软化点和该温域内沥青的粘度，从而提高了沥青混合料的抗车辙能力，改善了沥青混合料的高温性能。

2.1.3 温拌剂掺量对低温性能的影响

不同掺量的温拌沥青混合料破坏弯拉应变测试结果见图3。

图3 温拌剂掺量与破坏弯拉应变的关系

由图3可知，随着温拌剂掺量的增加，沥青混合料的破坏弯拉应变不断减小，并且呈现先缓后急的变化趋势，转折点出现在温拌剂掺量3%左右。在未添加温拌剂时，破坏弯拉应变为2 853，当温拌剂掺量为3%时，破坏弯拉应变减小至2 679，减小幅度达到6.1%；当温拌剂掺量为4%时，破坏弯拉应变减小至2 517，减小幅度达到11.8%，减小趋势明显增快，表明温拌剂对沥青混合料低温性能有一定程度的负面影响，这可能与Sasobit温拌剂中的蜡成分在低温条件下呈现脆性有关。

2.1.4 温拌剂掺量对水稳定性的影响

不同掺量的温拌沥青混合料浸水马歇尔试验残留稳定度和冻融劈裂试验强度比测试结果见图4。

图4 温拌剂掺量与水稳定性的关系

由图4可知，随着温拌剂掺量的增加，沥青混合料的残留稳定度和强度比亦随之增大，以温拌剂掺量3%为例，在未添加温拌剂时，残留稳定度和强度比分别为83.5%和82.5%，，当温拌剂掺量为3%时，残留稳定度和强度比分别增大至91.7%和86.9%，增长幅度分别达到9.8%和5.3%，表明在沥青混合料中添加温拌剂对沥青混合料的水稳定性有一定的改善作用。通过观察温拌剂掺量与水稳定性的关系曲线可知，当温拌剂掺量达到3%以后，继续添加温拌剂对沥青混合料水稳定性的提升逐渐趋于平缓。

2.2 不同类型沥青混合料路用性能对比

由上述内容可知，3%的温拌剂掺量是温拌沥青混合料各项性能指标综合最佳的掺量。本文采用3%温拌剂掺量拌制沥青混合料，测试其马歇尔稳定度、动稳定度、破坏弯拉应变及残留稳定度、强度比，并与基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料进行对比，各项性能的检测结果见表4。

表4 不同类型沥青混合料路用性能

由表4可知，与基质沥青混合料相比，温拌沥青混合料除了低温性能有所下降之外，其马歇尔稳定度、动稳定度、残留稳定度及强度比等均有不同程度的提升，表明在沥青混合料中添加3%的温拌剂有利于沥青混合料综合性能的改善。此外，与SBS改性沥青混合料相比，温拌沥青混合料除了低温性能与之差异较大之外，其他各项性能均相差不大。

3 结论

（1）温拌剂在熔点以下的温域通过结晶作用在沥青混合料内部形成网状空间结构，对沥青主要起到增粘作用；在熔点以上的温域，由于温拌剂中蜡成分的影响对沥青主要起到降粘作用。

（2）温拌沥青混合料的马歇尔稳定度、高温性能以及水稳定性的提升主要与温拌剂的增粘作用有关。

（3）由于Sasobit温拌剂含有蜡成分，其在低温时具有脆性，因此温拌剂对沥青混合料的低温性能有一定的负面影响。

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青海省花石峡至久治高速公路——花久高速公路正式建成通车

新青川大通道青海段最后一条连接线、青海省最后一条通州高速公路、西北首条绿色循环低碳公路——青海省花石峡至久治高速公路（花久公路）正式建成通车。

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U414

A

1009-7716（2017）12-0161-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.12.046

2017-06-21

陆立波（1978-），男，广西贵港人，高级工程师，从事道路工程研究工作。