蔣子龍，劉黎萍，李 迪，徐周聰

（同濟(jì)大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，上海 201804）

在道路溫拌改性瀝青混合料的施工過程中，常需要增加添加溫拌劑的環(huán)節(jié)，有時(shí)還需要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改造［1－4］.這增加了施工的復(fù)雜度，并帶來了一定程度的安全隱患.另一方面，雖然拌合溫度降低了，但是基礎(chǔ)瀝青仍需加熱到高溫，使得節(jié)能減排效果大打折扣.

市面上的溫拌產(chǎn)品多為溫拌添加劑.與其他公司的溫拌產(chǎn)品不同，殼牌公司并不是提供溫拌添加劑，而是提供加入了溫拌劑的成品瀝青.因此，在混合料的生產(chǎn)過程中，就可去掉添加溫拌劑的工序，使得其溫拌瀝青混合料的試驗(yàn)和施工工序與普通熱拌瀝青混合料完全一樣；而且成品瀝青只需要加熱到較低的溫度即可進(jìn)行拌合.作者依托崇明生態(tài)道路項(xiàng)目，擬對(duì)殼牌成品溫拌改性瀝青混合料進(jìn)行研究，并通過與熱拌瀝青混合料進(jìn)行對(duì)比，評(píng)價(jià)殼牌成品溫拌改性瀝青混合料的路用性能.

1 殼牌成品溫拌改性瀝青的性能

因?yàn)橐呀?jīng)是成品溫拌瀝青，所以直接對(duì)殼牌成品溫拌改性瀝青（簡稱為殼改瀝青）進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測試，整個(gè)過程與熱拌瀝青混合料的試驗(yàn)過程完全一樣［5］.

1.1 三大指標(biāo)試驗(yàn)

瀝青的三大指標(biāo)，即針入度、軟化點(diǎn)和延度，是評(píng)價(jià)瀝青性能最基礎(chǔ)也是最重要的指標(biāo).根據(jù)規(guī)范的要求，殼改瀝青三大指標(biāo)的測定結(jié)果為針入度（25 ℃，100g，5s）60.5（0.1mm）、軟化點(diǎn)TR＆B77.0℃和延度（5℃，5cm／m）30.5cm.

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，殼改瀝青與SBS I－C類改性瀝青的三大指標(biāo)沒有明顯差別.

1.2 粘度試驗(yàn)

粘度是評(píng)價(jià)瀝青性能的重要指標(biāo)之一，對(duì)其路用性能影響很大.采用布氏粘度指標(biāo)來評(píng)價(jià)殼改瀝青的粘度.殼改瀝青的粘度－溫度曲線如圖1所示.135℃溫度時(shí)，SBSI－C類改性瀝青的粘度為2.32Pa·s.

圖1 殼改瀝青的粘度—溫度曲線Fig.1 Viscosity and temperature curve of Shell－finished warm asphalt

從圖1中可以看到，殼改瀝青的粘度較SBSIC改性瀝青的要低，這也就是殼改瀝青能降低混合料拌合溫度的原因所在.

2 殼牌成品溫拌改性瀝青混合料的性能

為了全面評(píng)價(jià)殼牌成品溫拌改性瀝青混合料（簡稱為殼改瀝青混合料）的性能，采用馬歇爾試驗(yàn)設(shè)計(jì)法，測定混合料的體積參數(shù)和路用性能.同時(shí)使用殼牌SBS瀝青成型熱拌瀝青混合料試件，與殼改瀝青混合料的各項(xiàng)性能進(jìn)行對(duì)比.

2.1 溫度控制

依據(jù)以往的研究［6－8］和經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過不斷調(diào)整確定了溫度控制方案，見表1.

表1 各環(huán)節(jié)溫度控制Table 1 Temperature control ℃

2.2 級(jí)配設(shè)計(jì)

試驗(yàn)中，礦料為玄武巖，采用AC－13級(jí)配，通過試配法確定混合料級(jí)配，見表2.試驗(yàn)油石比后確定兩種混合料的最佳油石比并進(jìn)行驗(yàn)證，其結(jié)果見表3.

表2 瀝青混合料（AC－13）級(jí)配設(shè)計(jì)Table 2 AC－13gradation design of asphalt mixtures

2.3 高溫穩(wěn)定性

高溫穩(wěn)定性為瀝青混合料在高溫和外力作用下抵抗流動(dòng)變形的能力，采用車轍試驗(yàn)中的動(dòng)穩(wěn)定度來評(píng)價(jià)兩種混合料的高溫穩(wěn)定性.按照規(guī)范要求，試驗(yàn)溫度60℃（5h保溫時(shí)間＋1h車輪荷載作用時(shí)間），車輪速度為42次／min，車輪荷載0.7MPa.測定的動(dòng)穩(wěn)定度數(shù)據(jù)見表4.

從表4中可以看出，殼改瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度好于熱拌改性瀝青混合料的，兩者都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了規(guī)范要求.

表3 最佳油石比及體積參數(shù)Table 3 Optimum asphalt content and the volume parameters of the asphalt mixture

表4 動(dòng)穩(wěn)定度測試結(jié)果Table 4 Test results of dynamic stability

2.4 水穩(wěn)定性

瀝青混合料的水穩(wěn)定性表征混合料抵抗水損害的能力，試驗(yàn)指標(biāo)需要在一定程度上反映瀝青路面在行車荷載和水的聯(lián)合作用下不致產(chǎn)生松散等水損害現(xiàn)象的能力.依據(jù)規(guī)范要求，選取凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)結(jié)果見表5.

表5 凍融劈裂強(qiáng)度測試結(jié)果Table 5 Test result of TSR

從表5中可以看到，殼改瀝青混合料的水穩(wěn)定性比熱拌改性瀝青混合料的要差，剛滿足規(guī)范要求.針對(duì)殼改瀝青混合料的凍融劈裂強(qiáng)度較低的情況，分別用水泥和消石灰替代1%的礦粉，用成型試件測試這兩種情況下殼改瀝青混合料的凍融劈裂比，試驗(yàn)結(jié)果見表6.

表6 改進(jìn)方案的凍融劈裂強(qiáng)度Table 6 TSRresult of improved scheme

從表6中可以看出，水泥和消石灰的加入均可以增加凍融劈裂比，提高混合料的水穩(wěn)定性，其中消石灰的提高作用非常明顯，把凍融劈裂比提高了10%以上.這表明，對(duì)于殼改瀝青混合料，可以使用適量的水泥或消石灰替代一部分礦粉來提高混合料的水穩(wěn)定性，有條件的情況下，優(yōu)先考慮使用消石灰.

2.5 低溫抗裂性

低溫抗裂性是瀝青混合料的重要性能之一，選用低溫小梁彎曲試驗(yàn)來評(píng)價(jià)混合料的低溫抗裂性能.試驗(yàn)在（－10±0.5）℃的溫度條件下進(jìn)行加載速率為50mm／min，試驗(yàn)結(jié)果見表7.

表7 低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果Table 7 Test result of low temperature bending

從表7中可以看到，殼改瀝青混合料的低溫抗裂性能好于熱拌改性瀝青混合料的，兩者都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了規(guī)范要求.

2.6 抗疲勞性能

選取應(yīng)力控制模式進(jìn)行混合料的疲勞性能試驗(yàn)，采用MTS試驗(yàn)設(shè)備，三分點(diǎn)加載，試件尺寸為50mm×50mm×250mm.測試試件在不同應(yīng)力比下的疲勞壽命.試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)殼改瀝青混合料和熱拌改性瀝青混合料的疲勞曲線有很大差別，因此又增加了一組溫拌瀝青混合料試驗(yàn)組，該組混合料使用某外摻溫拌劑和殼牌SBS改性瀝青，其試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示.

圖2 疲勞壽命曲線Fig.2 Fatigue lifetime and the stress ratio of different mixtures

從圖2中可以看出，隨著應(yīng)力級(jí)位的增加，熱拌瀝青混合料的疲勞壽命迅速下降；而溫拌瀝青混合料疲勞壽命的下降幅度要小很多.

對(duì)于兩種溫拌瀝青混合料，疲勞曲線走勢相近.但是殼改瀝青混合料在各應(yīng)力比下，疲勞性能都略優(yōu)于外摻式溫拌瀝青混合料，這是因?yàn)闅づ瞥善窞r青的在混合料拌合前只需加熱到160～165℃，外摻式溫拌瀝青混合料需要加入SBS瀝青，而SBS瀝青需要加到180℃，從而增加了瀝青老化程度.

3 結(jié)論

1）殼牌成品溫拌改性瀝青的三大指標(biāo)（針入度、軟化點(diǎn)和延度）與普通改性瀝青沒有明顯差別，其高溫粘度比普通改性瀝青的低.

2）使用殼牌成品溫拌改性瀝青，使混合料可以在低于熱拌30℃的溫度條件下進(jìn)行拌合，并且所有性能均滿足熱拌瀝青混合料的規(guī)范要求.

4）使用殼牌成品改性瀝青，減少了添加溫拌劑的環(huán)節(jié)，其溫拌混合料的試驗(yàn)和施工工序與熱拌瀝青混合料完全一樣，施工更加安全、方便.

5）試驗(yàn)（施工）過程中，殼牌成品瀝青工作溫度可以一直控制在165℃以下，這進(jìn)一步地減少了碳排放和環(huán)境污染，也使了混合料的老化程度進(jìn)一步降低.

（References）：

［1］陳國強(qiáng)，劉黎萍.Sasobit改性瀝青混合料的性能評(píng)價(jià)［J］.公路工程，2009，34（6）：64—67.（CHEN Guoqiang，LIU Li－ping.Performance evaluation of asphalt mixture with sasobit［J］.Highway Engineering，2009，34（6）：64—67.（in Chinese））

［2］張鎮(zhèn)，劉黎萍.基于表面活性溫拌技術(shù)在河南駐泌高速中的首次應(yīng)用［J］.公路工程，2009，34（3）：11—14，32.（ZHANG Zhen，LIU Li－ping.The first application of the DAT technology in Henan Zhumi Highway［J］.Highway Engineering，2009，34（3）：11—1432.（in Chinese））

［3］秦永春.基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料的設(shè)計(jì)及相關(guān)性能研究［D］.上海：同濟(jì)大學(xué)，2009.（QING Yong－chun.Design and related performance of WMA based on evotherm－DAT warm－mixed additive［D］Shanghai：Tongji University，2009.（in Chinese））

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［6］Arif C，Joe B.A review of warm mix asphalt［R］Springfield，Virginia：Texas Transportation Institute 2008.

［7］Steven P.Synthesis of warm mix asphalt paving strategies for use in Montana highway construction［R］.Montana：The State of Montana，2009.

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