王禮志， 王　亮， 楊　殊， 陳林濤

(湖南省永龍高速公路建設開發(fā)有限公司， 湖南 永順　416700)

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一種新型溫拌瀝青混合料SMA-13路用性能研究

王禮志， 王亮， 楊殊， 陳林濤

(湖南省永龍高速公路建設開發(fā)有限公司， 湖南 永順416700)

摘要：依托一種新型溫拌劑來對瀝青混合料進行研究，并結合SMA-13級配來對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性等方面進行評價。結果表明，這種新型溫拌瀝青混合料的路用性能均能達到規(guī)范要求，并一定程度上改善路用性能。

關鍵詞：溫拌劑； 高溫穩(wěn)定性； 低溫抗裂性； 水穩(wěn)定性

0引言

目前，大部分的瀝青路面中所采用的技術都仍然是熱拌瀝青混合料，但是熱拌瀝青混合料有很大的弊端，那就是在其生產和鋪設施工的過程中會產生大量對環(huán)境及施工人員有害的物質，不符合當前環(huán)境友好型社會的發(fā)展需求。因此，十分有必要研究一種綠色的和環(huán)保的瀝青混合料來取代HMA。上世紀90年代，在歐洲出現了一種溫拌瀝青混合料，這種混合料使用了特殊的添加劑，使得拌合和施工的溫度介于熱拌及冷拌混合料之間。但同時不降低瀝青混合料的施工和易性和路用性能。使其既能保持和 HMA一樣的使用品質，又能充分地節(jié)約能源和保護環(huán)境。本文對蘇州拓博琳新材料科技有限公司所研發(fā)溫拌劑路用性能進行了評價，結果表明該新型溫拌瀝青混合料SMA-13路用性能良好。

1材料介紹

改性瀝青：SBS改性瀝青；粗細集料：玄武巖，規(guī)格分別為10～15 mm，5～10 mm兩種粗集料和0～3 mm一種細集料；填充料：堿性石灰?guī)r礦粉；木質素纖維：北京墾萊特。

制備工藝：溫拌劑直接摻加到SBS改性瀝青中，攪拌后制成溫拌改性瀝青，溫拌劑推薦用量為瀝青質量的2%～3%。本次性能評價所用溫拌劑摻加量為瀝青質量的3%。

2原材料性能

本次試驗的內容按照相關規(guī)范、規(guī)程的要求，對SBS改性瀝青、粗細集料、礦粉等原材料進行了質量檢測。具體參數如下。

2.1SBS改性瀝青

從試驗結果(表1)可以看出，SBS改性瀝青滿足標準要求，符合試驗需要。

2.2粗細集料

本試驗粗細集料所采用的是玄武巖，主要技術指標如表2。

2.3礦粉

礦粉技術指標如表3。

表1 SBS改性瀝青試驗結果類別針入度(25℃,5s,100g)/(0.1mm)軟化點/℃5℃延度/cm閃點/℃相對密度瀝青與粗集料的粘附性旋轉薄膜加熱試驗質量變化殘留針入度比(25℃)/%殘留延度(5℃)/cm試驗值457231.13101.0260.020.057818規(guī)范要求40～60≥65>20≥230≥1.01≤0.6≤0.6≥65≥15

表2 粗細集料主要技術指標檢測結果類別針片狀顆粒含量/%粒徑大于9.5mm部分粒徑小于9.5mm部分洛杉磯磨耗損失/%堅固性/%壓碎值/%砂當量/%棱角性(流動時間)/s試驗值2.22.810.619.977.635技術標準表面層≤12 ≤18 ≤28 ≤12 ≤26 其他層次≤15 ≤20 ≤30 ≤12 ≤28 ≥60 ≥30

表3 礦粉技術指標檢測結果類別表觀密度/(g·cm-3)含水量/%粒度范圍/%<0.6mm<0.15mm<0.075mm外觀親水系數塑性指數加熱安定性試驗值2.7030.310095.892.1無團粒結塊0.713.2沒有明顯變化規(guī)范要求≥2.50≤110090～10080～100無團粒結塊<0.9<4實測記錄

3瀝青混合料配合比所用礦料級配

本次評價采用如下礦料級配：10～15 mm∶5～10 mm∶0～3 mm∶礦粉=41∶37.5∶10.5∶11，級配組成計算如表4。

表4 級配組成計算表集料名稱礦料比例/%原材料各篩孔(mm)通過質量百分率/%16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.07510～15mm4110078.316.50.30.10.10.10.10.10.15～10mm37.510010099.824.91.60.60.40.30.30.20～3mm10.510010010010087.458.736.725.617.112.4礦粉1110010010010010010010010095.882.6合成級配10091.165.730.9 20.8 17.4 15.0 13.8 12.8 11.1 SMA-13級配要求范圍10090～10050～7522～3216～2714～2412～2010～169～138～12

4SMA-13型溫拌改性瀝青混合料各項性能試驗

4.1馬歇爾試驗

根據確定的礦料級配和目標配合最后確定最佳油石比為6.1%，利用SBS改性瀝青溫拌劑進行馬歇爾試件成型，采用拌合溫度為140～145 ℃，擊實溫度為135～140 ℃。測定相應的馬歇爾體積指標進行分析。試驗結果見表5。

試驗數據顯示，SMA-13型溫拌改性瀝青混合料的穩(wěn)定度和流值都能達到規(guī)范要求。

表5 SMA-13型溫拌改性瀝青混合料馬歇爾試驗結果編號毛體積相對密度最大理論相對密度孔隙率/%VMA/%VFA/%穩(wěn)定度/kN流值/(0.1mm)12.4892.6094.618.074.48.4636.822.4942.6094.417.875.28.3337.832.4862.6094.718.173.98.3539.242.4972.6094.317.775.77.9635.7平均值2.4922.6094.517.975.08.2837.4技術標準實測實測3.0～4.5≥17 75～85≥6.0 20～50

4.2車轍試驗

按照最佳瀝青含量下的馬歇爾擊實密度進行車轍試件成型，然后根據規(guī)范要求在(60±1)℃，(0.7±0.05)MPa條件下溫拌改性瀝青混合料的車轍試驗，以檢驗瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，從數據中可以看出，溫拌改性瀝青混合料的動穩(wěn)定度單次和平均值都達到規(guī)范要求。試驗結果見表6。

表6 車轍試驗結果混合料類型成型密度/(g·cm-3)油石比/%動穩(wěn)定度/(次·mm-1)123平均改性瀝青混合料技術要求SBS溫拌改性瀝青混合料2.4926.16042576369126239≥3000 注:動穩(wěn)定度技術要求為江蘇省地方標準要求。車轍試驗結果變異系數為9.6%,滿足規(guī)范小于或者等于20%的要求,試驗結果有效。

4.3低溫彎曲試驗

本試驗采用在(-10±0.5)℃時，加載速率為50 mm/min，試件尺寸250 mm×30 mm×35 mm的彎曲試驗來測定瀝青混合料的低溫性能，瀝青混合料低溫彎曲試驗可用來評價混合料的低溫抗彎拉強度、破壞彎拉應變及破壞時的彎曲勁度模量。抗彎拉強度表征混合料抵抗彎拉應力作用的能力，抗彎拉強度越高，材料抵抗破壞的能力越強，低溫時抵抗收縮應力的能力就越強，路面低溫抗裂性越好。低溫時混合料的破壞彎拉應變與破壞時彎曲勁度模量也是表征混合料低溫抗裂性的指標。低溫彎曲試驗結果見表7。

表7 小梁低溫彎曲試驗結果試件編號高度/mm寬度/mm力/N撓度/mm130.8135.2513310.55230.5935.0713000.49330.5134.9313530.53平均值30.6435.0813280.52抗彎拉強度/MPa破壞應變破壞勁度模量/MPa改性瀝青混合料技術要求10.432908με3.59E-0310.372578με4.02E-0310.902777με3.93E-0310.572754με3.84E-03≥2500με 注:此技術標準為《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》JTGF40-2004的冬冷區(qū)和冬溫區(qū)技術標準。冬冷區(qū)是指年極端最低氣溫位于-9.0℃～-21.5℃之間;冬溫區(qū)是指年極端最低氣溫高于-9.0℃。

從試驗數據中可以看出，加入了溫拌劑的改性瀝青混合料在抗低溫性能方面也能表現出較為好的性能優(yōu)勢。測試結果均滿足規(guī)范要求。

4.4水穩(wěn)定性試驗

按照確定的礦料比例和最佳瀝青含量以及SBS改性瀝青混合料的拌合與擊實溫度，進行凍融劈裂試件成型，然后依據規(guī)范要求進行凍融劈裂試驗，檢驗瀝青混合料的抗水損害能力，試驗結果見表8。

表8 水穩(wěn)定性試驗結果試件編號試件高度/mm毛體積相對密度試件空隙率/%最大荷載/N劈裂強度/MPa未凍融161.42.4197.367100.687261.732.4187.369500.708362.472.4127.657800.582461.72.436.975600.770平均值61.832.4207.367500.687凍融562.872.3719.155300.553663.12.4037.954200.540763.472.4018.066400.658862.632.4037.974900.752平均值63.022.3958.262700.626 注:凍融劈裂強度比均為91.1%,改性瀝青混合料技術要求均為≥80.0%。

5結論與建議

1) 這種新型溫拌劑的加入，使得混合料的拌合及攤鋪溫度降低，不僅降低了能源的消耗，而且減少了生產及施工過程中廢棄和粉塵的排放。從總體分析，SMA-13型溫拌改性瀝青混合料的路用性能在高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性方面均能滿足相關的技術要求。溫拌劑的加入并沒有降低瀝青混合料的路用性能，反而使其得到了一定程度的提高。

2) 在實際實驗過程中，按照給定的拌合與擊實溫度條件下，混合料相應體積指標略微偏大，建議在具體應用過程中拌合與擊實溫度稍微提高5～10 ℃。

參考文獻：

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[4] 候月琴.溫拌瀝青混合料性能研究[D].西安：長安大學，2008.

中圖分類號：U 414

文獻標識碼：A

文章編號：1008-844X(2016)01-0016-03