温拌剂对沥青混合料压实特性及力学性能的影响研究

2020-04-27耿超海

北方交通 2020年3期

耿超海

(新疆交通建设管理局项目执行三处乌鲁木齐市 830021)

研究表明，温拌剂可以降低沥青混合料的拌和及施工温度，不仅可以达到节能减排的目的，还能在一定程度上提升沥青性能、减少沥青的老化，起到提升沥青混合料力学性能的作用。Sasobit温拌剂熔点低、加工及使用方便，是道路建设中最常用的温拌剂之一。通过室内沥青混合料性能试验，研究了Sasobit温拌剂对沥青混合料压实特性及力学特性的影响，试验结果可为现场施工提供理论指导。

1 试验材料性能及配合比设计

1.1 沥青

试验采用SBS改性沥青，经室内试验检测，其各项指标如表1所示，均满足规范要求。

1.2 温拌剂

试验采用Sasobit沥青温拌剂，外观呈白色颗粒状，经室内试验检测，其各项指标如表2所示。

1.3 配合比设计

试验选择AC-20型沥青混合料，级配为规范级配中值，级配组成如表3所示。按照规范中马歇尔设计方法，确定不含温拌剂的AC-20型沥青混合料最佳油石比为4.5%。

表2 Sasobit沥青温拌剂技术指标检测结果

表3 AC-20型沥青混合料级配组成

2 温拌剂对沥青混合料压实特性的影响

沥青混合料的压实特性是材料的一种自身属性，其宏观表现为不同压实温度、不同压实功作用下混合料的密度表现出不同的变化规律。为了研究温拌剂对沥青混合料压实特性的影响规律，分别制备温拌剂掺量为1%～5%的SBS改性沥青。

按照马歇尔设计方法确定的混合料最佳油石比，拌和制备不同温拌剂掺量的沥青混合料，并在不同成型温度、不同击实次数条件下成型标准马歇尔试件，每种不同的试验条件成型5个平行试验样本，分别测定不同组别马歇尔试件的密度，取其平均值作为该组试验样本的代表值，试验结果如表4所示。其中沥青混合料成型温度分别为135℃、150℃和165℃，成型次数分别为双面击实75次和90次。

表4 不同温拌剂掺量下AC-20型沥青混合料密度测试结果

分析表4中不同沥青混合料密度变化规律可以得出：

(1)温拌剂掺量相同时，成型温度越高、击实次数越多，沥青混合料的密度越大。温拌剂掺量不同时，成型温度与击实次数相同条件下，沥青混合料的密度随着温拌剂掺量的增加而增加。

(2)温拌剂掺量为3%，成型温度150℃、击实次数75次条件下沥青混合料密度基本与成型温度165℃、击实次数75次条件下SBS改性沥青混合料密度相当；温拌剂掺量为4%时，相同击实次数条件下成型温度为150℃的温拌沥青混合料密度已经超过成型温度165℃条件下SBS改性沥青混合料密度。由此可以得出：温拌剂可以提高沥青的感温性，添加温拌剂的沥青混合料所需的压实温度低于SBS改性沥青混合料。

(3)当温拌剂掺量为4%时，成型温度165℃、击实次数75次条件下沥青混合料密度基本与成型温度165℃、击实次数90次条件下SBS改性沥青混合料密度相当。由此可以得出：添加温拌剂的沥青混合料达到相同密度时所需的压实能小于SBS改性沥青混合料。

掺入温拌剂后沥青的感温性增强，相同温度下粘稠性降低、流动性增强，集料在沥青的“润滑”作用下移动阻力变小，更容易被碾压密实，混合料密度增大。一定范围内，温拌剂掺量越大，混合料达到指定密度所需的压实温度越低，所需的压实功越小，相对于SBS改性沥青混合料，温拌沥青混合料更容易被压实，因此得出温拌剂可以有效改善沥青混合料的压实性能。

3 温拌剂对沥青混合料力学性能的影响

按照马歇尔设计方法确定的混合料最佳油石比，拌和制备不同温拌剂掺量的沥青混合料，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的试验要求分别制作、成型标准马歇尔试件和车辙板，并测定混合料试件的力学性能，测试结果如表5所示，试验内容包含沥青混合料马歇尔稳定度试验、车辙试验、低温弯曲试验和冻融劈裂试验。

表5 不同温拌剂掺量下AC-20型沥青混合料性能测试结果

分析表5中不同温拌剂掺量沥青混合料力学性能的变化规律可以得出：

(1)掺入温拌剂的沥青混合料高温性能优于SBS改性沥青混合料，且随着温拌剂掺量的逐渐增大，沥青混合料马歇尔稳定度及动稳定度逐渐增大，由此可以得出：温拌剂可以提升沥青混合料的高温性能，提高混合料的抗车辙能力。温拌剂掺量大于3%后，继续增加掺量，沥青混合料的稳定度及动稳定度增加数值相对减小，高温性能增长趋势放缓。

(2)随着温拌剂掺量的逐渐增大，沥青混合料低温破坏强度逐渐增大，破坏应变逐渐减小，由此可以得出：温拌剂一定程度上降低了沥青混合料的低温性能。温拌剂掺量大于3%后，继续增加掺量，沥青混合料低温抗变形能力下降趋势加剧。

(3)掺入温拌剂后，沥青混合料冻融劈裂残留强度比变化并不明显，且随着温拌剂掺量的逐渐增大，残留比变化依然不明显，由此可以得出：温拌剂对于沥青混合料水稳定性影响较小。

掺入温拌剂后沥青的感温性增强，相同成型条件下沥青混合料的密实度较大，混合料的高温性能得到提升；温拌剂的掺入改变了沥青性能，使得低温条件下沥青的 “硬脆”特性更加显著，故沥青混合料低温破坏的弯拉强度增加，弯拉应变减小，混合料的低温性能下降；由于Sasobit温拌剂自身成分特点，降低了沥青的粘附性，但由于掺入温拌剂后沥青混合料的密实度提高，空隙率下降，外界水分不易渗入混合料内部造成破坏，在两种影响因素的共同作用下，混合料的水稳定性基本保持不变。温拌剂掺量大于3%后，继续增大掺量对沥青混合料高温性能提升不再明显，低温性能下降速率增加，因此给出试验选用的Sasobit温拌剂建议掺量为3%。