Sasobit温拌沥青混合料压实性能

2017-04-24邹晓斌

福建交通科技 2017年2期

关键词：温拌剂温拌斜率

■邹晓斌

（1.福建省交通科学技术研究所；2.福建省公路、水运重点试验室，福州 350004）

Sasobit温拌沥青混合料压实性能

■邹晓斌1,2

（1.福建省交通科学技术研究所；2.福建省公路、水运重点试验室，福州 350004）

温拌沥青混合料具有降低能耗、减少碳排放等优点，被广泛应用于冬季低温施工、隧道路面等。目前温拌沥青混合料在福建省的应用尚处于初期探索阶段，本文通过旋转压实试验对其压实性能进行测试，进而模拟温拌沥青混合料的现场施工压实情况，并用压实能量指数CEI和密实度斜率K来评价温拌剂Sasobit不同掺量下的压实性能和压实规律。

温拌沥青混合料密实度斜率压实能量指数压实性能

Sasobit温拌沥青混合料是一种使用Sasobit添加剂，使沥青混合料拌和及施工温度介于热拌沥青混合料（l50～180℃）和冷拌（常温）沥青混合料之间，性能达到或超过热拌沥青混合料的新型沥青混合料的统称。具有降低能耗、减少碳排放等优点，被广泛应用于冬季低温施工、隧道路面等。当前我省温拌沥青混合料的使用尚处于初期探索阶段，对施工压实方面的研究不够深入系统。本文通过对比热拌沥青混合料及不同掺量温拌剂的沥青混合料的旋转压实试验，分析Sasobit温拌沥青混合料压实性能。

1 原材料

1.1 温拌沥青

Sasobit是一种饱和碳氢化合物的混合物，同时也是一种聚烯烃类的沥青改性剂，被称为FT固体石蜡，常以薄片或粉末的形式存在，其熔点在 100℃左右，可以完全熔融在温度高于115℃的沥青中且不离析，使其高温黏度降低，从而可以在较低的温度下完成沥青混合料的拌和与压实。在制备温拌沥青时，只需将温拌剂Sasobit添加在温度高于 150℃改性沥青中，经过简单的机械搅拌即可制得所需的温拌改性沥青。Sasobit温拌剂、Sasobit温拌沥青如图1、2所示。改性沥青及Sasobit温拌沥青，检测结果见表1。

表1 沥青的技术指标

图1 Sasobit温拌剂

图2 Sasobit温拌沥青

1.2 集料

集料采用闽侯祥谦料场石料，要求清洁、无风化、无杂质，且具有足够的强度和耐磨性，检测结果见表2。

表2 集料的技术指标

1.3 矿粉

矿粉采用的是尤溪产的石灰岩矿粉，要求干燥、不含泥土，检测结果见表3。

表3 矿粉的技术指标

2 级配组成

由于温拌剂属于添加剂，目的是降低沥青胶结料的粘度，从而降低其施工温度，故温拌沥青混合料的配合比设计与原热拌沥青混合料的配合比设计一样。本文温拌沥青混合料采用AC-16C型混合料，经马歇尔试验确定最佳沥青含量为4.7%，合成级配如表4所示。

表4 温拌沥青混合料级配

3 压实性能评价方法选择

沥青混合料的压实性能是指在其施工碾压和使用过程中体积参数的变化和稳定性。在沥青混合料的施工阶段，由于施工机械的碾压作用使沥青混合料经受了压缩、剪切和揉搓，使混合料中的颗粒重新排列，减少了孔隙率，具有良好的压实特性的沥青混合料应表现为施工期间易于压实，体积参数易达到设计要求。评价沥青混合料的压实性能方法主要有马歇尔法和旋转压实仪法。由于旋转压实和马歇尔击实的作用机理不同，旋转压实对混合料产生揉搓碾压作用，在试验压实过程中，有利于集料之间的错动，从而使集料有重新排列的过程。因此在研究沥青混合料的压实机械中，旋转压实仪能较好的模拟混合料的车辆压实特性，通过室内压实试件在压实过程中高度的精确变化，来进行评价沥青混合料在施工阶段的密实特性。本文将通过旋转压实仪记录沥青混合料在压实过程中的高度变化绘制压实曲线，并记录旋转压实次数（Nmin，Ndes），计算旋转压实量能指数CEI值，以及Nmin和Ndes在半对数坐标上的密实度斜率K来评定温拌沥青混合料在不同温度下的压实性能。

旋转压实能量指数CEI值是指沥青混合料在铺筑过程当中，当压实到一定的密实度时，摊铺机和压路机所做的功。沥青混合料旋转压实曲线的面积大小表示外力所作的功的大小，当达到初始压实次数Nmin（9次）时，此时的密实度反映了摊铺机的压实功，通常要求路面竣工时的压实度要达到γ=93%，则由 Nmin（9次）至压实度达到 93%时的密实曲线反应了沥青混合料在碾压阶段的压实特性。将Nmin（9次）至压实度达到93%时的压实曲线所围成的面积表示压实能量指数CEI值，对曲线上Nmin和Ndes（γ=93%时的旋转压实次数）所围成的区域进行积分就得到压实能量指数CEI值的大小，若CEI指数越低，则混合料所需压实能越小，压实性能越好，即其在施工中越容易压实。压实能量指数CEI如图3所示。

沥青混合料在压实时得到的曲线可拟合为一个指数曲线，对该回归曲线方程进行求导，就可以得到曲线上任意一个点斜率，即可反映出该点的压实速率大小，若是采用半对数坐标 Nmin和Ndes之间密实曲线基本上呈一直线，因此我们简化之后用Nmin和Ndes之间的平均斜率K来代表在此范围内混合料的压实性能，K越大则说明被压实速率越大，压实性能越好。相反，K越小（曲线越平缓），混合料间的内摩阻力越大，则被压实的速率越小，压实性能越差。密实度斜率K如图4所示。

图3 压实能量指数CEI

图4 密实度斜率K

4 Sasobit温拌混合料压实性能

本次试验采用1.16°的内旋转角，垂直压力600kPa，旋转速率30r/min，对普通SBS改性沥青混合料，以及不同掺量温拌沥青混合料，在不同温度条件下进行旋转压实，记录试件在旋转压实过程的高度变化，绘制压实曲线，计算旋转压实能量指数CEI值和密实度斜率K。各类型沥青混合料在不同温度下的旋转压实试验数据如表5所示。

表5 各类型沥青混合料旋转压实试验结果

由表5分析得出：

（1）相同压实温度下，添加温拌剂的沥青混合料压实量能明显小于普通沥青混合料，而压实速率要大于普通沥青混合料，说明对于相同级配的温拌沥青和普通沥青混合料，Sasobit温拌沥青混合料施工过程中需要的压实能量更低，节省了压实功，即在较低的压实能量下，Sasobit温拌沥青混合料更易于压实。

（2）在相同温度下随着温拌剂掺量加大，沥青混合料压实能量越小，K值越大，这说明温拌剂掺量越大，压实速率越大，压实性能越好。这是由于随着温拌剂掺量的加大，对沥青感温性的改善越明显，高温黏度降低的越多，从而混合料的压实性能提高得就更明显。

不同温拌剂掺量下压实量能与压实温度的关系如图5～图7所示。

图5 添加1.5%Sasobit温度与压实量能关系图

图6 添加1.8%Sasobit温度与压实量能关系图

图7 添加2.1%Sasobit温度与压实量能关系图

由以上三图得出3种掺量温拌剂压实温度与压实量能的回归方程如表6。由表6可知，随着温拌剂掺量的加大，压实温度与压实量能的回归方程的斜率越小，即温拌剂掺量的越大，压实速率越快，压实性能越好。由回归方程计算得出，与普通SBS改性沥青混合料消耗相同压实量能（CEI=59.76125）的各掺量温拌沥青混合料压实温度及差值如表7所示，其中添加1.5%温拌剂的沥青混合料压实温度下降了13.8℃，添加1.8%温拌剂的沥青混合料压实温度下降了18.3℃，添加2.1%温拌剂的沥青混合料压实温度下降了20.5℃。由此可知三种掺量温拌剂的沥青混合料与普通SBS改性沥青混合料消耗相同压实量能所需的压实温度随着掺量的增加而降低。即在较低的温度下，Sasobit温拌沥青混合料更易于压实。