WMX 沥青温拌剂掺量选择及温拌沥青混合料压实温度的确定

易 平

（中铁二十局集团第三工程有限公司，重庆 400000）

沥青温拌剂作为沥青混合料时的掺加剂，目前已广泛应用于温拌沥青混凝土生产中，特别是在高原地区，能显著降低沥青混合料的拌和、压实温度，提高施工效率，降低施工成本，延长施工工期；能改善路面性能，提高路面的耐久性、抗裂性；同时还能降低路面噪音和提高路面的舒适性；而且温拌剂还能减轻沥青拌和时的老化程度，可降低沥青储存和使用温度，从而节约能源，减少环境污染。因此，本文通过作者试验后，研究出使用WMX 沥青温拌剂对SBS 改性沥青三大重要指标的性能影响，并分析出WMX 沥青温拌剂在本项目SBS 改性沥青混合料生产时的最佳掺量以及沥青混合料摊铺时最佳的压实温度范围。

1 工程简介

本项目是省道217 线卓克基至小金段公路改造工程，本标段起止桩号K0+000～K27+500，共计长度27.5 km，起点始于马尔康县卓克基镇G317 线与S217线平交口，海拔2 712 m，终点止于梦笔山隧道，海拔3 746 m；本项目地处青藏高原东南部川西北丘状高原南缘地带，地形复杂，地势西北高，东南低，属高海拔、高寒地区，全年冰冻时间约5 个月；气候属大陆性高原季风气候，气温随海拔由低到高而相应降低，年最底温度达-21.6 ℃。本项目沥青及沥青混合料气候分区属于2-3-2 区（夏热冬冷湿润区），路面上面层结构组成及厚度见表1。

其中从K8+366～K25+500 为海拔3 000 m 以上路段，要求采用温拌沥青混合料。

2 试验材料

2.1 WMX 温拌剂介绍及物理性质

WMX 温拌剂是一氧化碳与氧气在高压下催化合成的烷烃，具有高熔点、低黏度和高硬度特性，常温状态下呈白色的细小颗粒。适宜掺量的WMX 温拌剂可以显著改善沥青针入度、软化点、延度等技术指标，在沥青混合料施工过程中可显著提高沥青混合料施工和易性并降低施工碾压温度。WMX 沥青温拌剂物理指标见表2。

表2 WMX 沥青温拌剂物理性质

2.2 SBS 改性沥青技术指标

本项目上面层基质沥青采用厦门新立基SBS 改性沥青，其基本技术指标见表3。

表3 SBS 改性沥青技术指标

3 WMX 温拌剂对SBS 改性沥青三大指标的影响分析

3.1 掺入WMX 温拌剂后沥青三大指标的检测结果

采用湿拌方式将WMX 温拌剂按基质沥青质量的0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，分别添加至预热温度170 ℃的SBS 改性沥青中[1]，搅拌时间30 min 获得温拌改性沥青。按照JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T 0604—2011 沥青针入度试验、T 0605—2011 沥青延度试验、T 0606—2011 沥青软化点试验方法进行检测，沥青三大指标的检测结果见表4。

表4 掺WMX 温拌剂后SBS 改性沥青三大指标检测结果

3.2 WMX 温拌剂对沥青三大指标的影响分析

由图1 可知，加入不同掺量的WMX 温拌剂后，SBS 改性沥青针入度随掺量的增加而降低，掺量0.5%～1.5%时SBS 改性沥青针入度下降比较缓慢[2]，当掺量达到1.5%时，针入度降幅为4.2%，表明在此掺量范围内，WMX 温拌剂对针入度的影响不大；当掺量大于1.5%时，针入度下降趋势非常明显，当掺量达到2.5%时，针入度较掺量1.5%时降幅达到14.7%[1]，表明当掺量为1.5%时，此时WMX 温拌剂对SBS 改性沥青的针入度影响较为敏感，处于突降临界点边缘。

图1 不同温拌剂掺量下针入度线性图

由图2 可知，加入不同掺量的WMX 温拌剂后，SBS 改性沥青软化点在掺量0.5%时没有变化，掺量0.5%～1.5%时，软化点处于缓慢上升状态[2]，当掺量在1.5%时软化点升幅为2.1%，表明在此掺量范围内，WMX 温拌剂对软化点的影响不大；当掺量大于1.5%时，软化点上升趋势非常明显，当掺量达到2.5%时，软化点升幅达到9.6%[1]，表明当掺量为1.5%时，此时WMX 温拌剂对SBS 改性沥青的软化点影响较为敏感，处于突升临界点边缘。

图2 不同温拌剂掺量下软化点线性图

由图3 可知，加入不同掺量的WMX 温拌剂后，SBS 改性沥青延度值在掺量1.5%前没有明显变化，只有细微的下降幅度，降幅仅为0.9%，表明在此掺量范围内，WMX 温拌剂对延度的影响不大；当掺量大于1.5%时，延度下降趋势较明显，当掺量达到2.5%时，延度值降幅达到7.3%[1]，表明当掺量为1.5%时，此时WMX 温拌剂对SBS 改性沥青的延度影响较为敏感，突降临界点边缘。

图3 不同温拌剂掺量下延度线性图

4 WMX 温拌剂对改性沥青混合料降温效果分析

4.1 路面设计沥青混合料技术指标

以本项目路面上面层AC-13C 设计指标中空隙率、稳定度、流值技术指标为试验参考标准，具体指标见表5。

表5 路面上面层AC-13C 技术指标

4.2 试验方法

4.2.1 掺入WMX 温拌剂后沥青混合料的检测结果

采用湿拌方式掺入基质沥青质量1.5%的WMX温拌剂后，在室内按设计生产配合比拌和沥青混合料，分别以不同的温度压实制作马歇尔试件，压实温度设定范围125～165 ℃（未掺温拌剂的设计压实温度为165 ℃），温差以10 ℃为间隔[1]，按照JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中T 0505—2011 压实沥青混合料密度试验、T 0709—2011 沥青混合料马歇尔稳定度试验方法检测不同压实温度下沥青混合料的空隙率、稳定度、流值技术指标，检测结果见表6。

表6 不同压实温度下沥青混合料技术指标

4.2.2 WMX 温拌剂对不同压实温度下沥青混合料技术指标的影响分析

由图4 可知，在掺入1.5%温拌剂后，沥青混合料在阶梯下降的压实温度下空隙率逐渐变大，线性关系式Y=-0.055X+12.835，当压实温度在150 ℃时，空隙率4.6%，与不加温拌剂时设计要求的165 ℃压实温度空隙率一致，同比可降低压实温度15 ℃，降幅9.1%；当压实温度在143 ℃时，空隙率5.0%，达到设计要求的最大值界限，可降低压实温度22 ℃，降幅13.3%。

图4 压实温度与空隙率线性图

由图5 可知，在掺入1.5%温拌剂后，沥青混合料在阶梯下降的压实温度下稳定度逐渐变小，线性关系式Y=0.154X-12.23，当压实温度在146 ℃时，稳定度值10.2 kN，与不加温拌剂时设计要求的165 ℃压实温度稳定度值一致，同比可降低压实温度19 ℃，降幅11.5%；当压实温度在138 ℃时，稳定度值9 kN，达到设计要求的最低值界限，可降低压实温度27 ℃，降幅16.4%。

图5 压实温度与稳定度线性图

由图6 可知，在掺入1.5%温拌剂后，沥青混合料在阶梯下降的压实温度下流值逐渐变小，线性关系式Y=0.82X-91.3，当压实温度在165 ℃时，流值43 mm，超过了设计要求的上限值；当压实温度在152 ℃时，流值33 mm，与不加温拌剂时设计要求的165 ℃压实温度稳定度值一致，同比可降低压实温度13 ℃，降幅7.9%；当压实温度在159 ℃时，流值40 mm，达到设计要求的最高值界限，当压实温度在137℃时，流值20mm，达到设计要求的最低值界限，可降低压实温度28 ℃，降幅17.0%。

图6 压实温度与流值线性图

5 结论

1）本文通过将WMX 温拌剂按不同掺量逐渐递增方式加入SBS 改性沥青中制成温拌改性沥青，检测温拌SBS 改性沥青三大指标（针入度、延度、软化点）随WMX 温拌剂掺量增加所产生的不同变化，通过对三大指标的影响分析，检测结果得出WMX 温拌剂随着掺量增加，SBS 改性沥青软化点初始缓慢升高，当达到1.5%掺量时，上升幅度开始增大；针入度、延度初始缓慢下降，当达到1.5%掺量时，下降幅度同样开始增大；表明随着WMX 温拌剂的添加可提高SBS 改性沥青的高温性能，降低其低温性能，在掺量1.5%时，SBS 改性沥青三大指标均较为敏感，处于指标突变的临界点，由此可确定在本项目路用时WMX 温拌剂的最佳掺量为SBS 改性沥青用量的1.5%。

2）在确定WMX 温拌剂最佳掺量1.5%后，按设计配合比生产改性沥青混合料，在不同压实温度下制作马歇尔试件，通过对空隙率、稳定度、流值技术指标影响分析，检测结果得出随压实温度降低，空隙率逐渐变大，稳定度、流值逐渐变小，掺入温拌剂后在相同165 ℃的压实温度下，空隙率、稳定度均要优于未掺入温拌剂检测值；通过线性分析，空隙率在压实温度143～165 ℃，稳定度在压实温度138～165 ℃，流值在压实温度137～159 ℃时，技术指标能满足各自设计要求，通过下限值取大值、上限值取小值，可确定当路面施工压实温度在143～159 ℃时，空隙率、稳定度、流值均能符合设计技术指标要求；通过检测结果分析，WMX 温拌剂在1.5%掺量时，SBS 改性沥青混合料最大降低压实温度可达22 ℃，降幅13.3%，降温效果明显，由此可知，在WMX 温拌剂作用下路面施工压实温度可明显降低，这样不仅有利于延长路面摊铺碾压施工时间；同时，压实温度的降低也可缩短路面摊铺后的冷却时间，提前开放交通，缓解交通封闭压力[3]。