■邵 彩

（福建南平路橋養(yǎng)護(hù)工程有限公司，南平 353000）

1 前言

為滿足交通發(fā)展需求，路面大修改造使用舒適性更高的瀝青路面將成為一種趨勢。對于普通省道二級公路的路面改造工程，瀝青混合料一般由商用瀝青混凝土拌合站加工，當(dāng)拌合站距離施工路段較遠(yuǎn)時(shí)，瀝青混合料的壓實(shí)溫度往往處于規(guī)范要求下限，甚至達(dá)不到規(guī)范要求，這將直接導(dǎo)致路面較難壓實(shí)，路段芯樣壓實(shí)度達(dá)不到要求。一些工程面臨這一問題時(shí)往往加大瀝青混合料的拌和溫度，以期瀝青混合料運(yùn)輸至現(xiàn)場時(shí)壓實(shí)溫度能夠滿足要求，但這將帶來另外的問題是過高的拌和溫度不僅消耗大量的能源，還將導(dǎo)致瀝青材料的老化。無論是壓實(shí)度不足，還是瀝青材料過度老化，都將大大折損路面的使用壽命。

近年來溫拌技術(shù)不斷發(fā)展，該技術(shù)可有效降低瀝青混合料施工溫度20～30℃，降低能源消耗和粉塵排放。這與我國公路建設(shè)向資源節(jié)約型方向發(fā)展的理念相符，所以溫拌技術(shù)應(yīng)用于瀝青混合料的生產(chǎn)對于我國公路建設(shè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1]。同時(shí)溫拌技術(shù)將有效降低瀝青混合料的壓實(shí)溫度，在我省有較大的應(yīng)用前景。

Sasobit作為一種環(huán)保型溫拌材料，是一種在廣泛使用的溫拌材料。鑒于此，本文首先基于碾壓實(shí)驗(yàn)和空隙率試驗(yàn)確定了Sasobit對SBS改性瀝青混合料壓實(shí)溫度區(qū)間，其次采用車轍試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)分別比較了Sasobit溫拌劑添加前后的SBS改性瀝青混合料的路用性能。研究結(jié)論可為Sasobit改性和SBS改性復(fù)合改性技術(shù)在工程中應(yīng)用的可行性提供試驗(yàn)依據(jù)，能夠解決拌合站距離施工現(xiàn)場運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)帶來的壓實(shí)問題。

2 原材料

（1）SBS 改性瀝青

SBS改性瀝青技術(shù)性能見表1。

（2）Sasobit溫拌劑

本研究所使用的Sasobit溫拌劑見圖1。Sasobit一種固體蠟，屬于高碳數(shù)脂肪烴類，呈白色或者淡黃色的固體小顆粒狀。Sasobit使用過程采用干法或濕法工藝均可，本研究中采用干法工藝制備溫拌瀝青混合料，即先將預(yù)熱至指定溫度的集料加入拌鍋中，然后同時(shí)加入瀝青混合料質(zhì)量0.1%的Sasobit與一定溫度的瀝青粘結(jié)劑，拌合90s后，添加礦粉，再次拌合90s。

Sasobit的凝結(jié)溫度大約為102℃ ，當(dāng)瀝青溫度超過120℃時(shí)，會(huì)完全溶解于瀝青中，降低瀝青粘結(jié)劑的粘度，增加瀝青混合料的和易性，從而降低瀝青混合料的拌合與壓實(shí)溫度。

（3）礦料

集料為石灰?guī)r碎石和機(jī)制砂，礦粉由石灰?guī)r磨細(xì)而成，礦料級配為AC-13型。礦料密度實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2，合成級配曲線如圖2所示。

表1 SBS改性瀝青性能試驗(yàn)結(jié)果

圖1 Sasobit溫拌劑

圖2 AC-13礦料級配曲線圖

表2 礦料密度試驗(yàn)結(jié)果

3 試驗(yàn)方法

（1）碾壓試驗(yàn)

碾壓試驗(yàn)是按照 《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)輪碾成型方法在不同溫度下壓實(shí)兩種改性瀝青混合料，并測試不同壓實(shí)溫度下兩種改性瀝青混合料的對應(yīng)空隙率。由于兩種瀝青混合料的級配、油石比等指標(biāo)均相同，以SBS改性瀝青混合料常用壓實(shí)溫度下的空隙率為基準(zhǔn)，確定Sasobit復(fù)配SBS改性瀝青混合料的壓實(shí)溫度。該方法的原理是為達(dá)到相同的壓實(shí)效果（由空隙率表征），在確保壓實(shí)功相同的前提下（碾壓試驗(yàn)中碾壓次數(shù)相同），不同瀝青混合料的所需壓實(shí)溫度有所不同[2]。

具體方法是將拌合好的瀝青混合料裝填入標(biāo)準(zhǔn)車轍板模具（30cm×30cm×5cm），車轍板模具放置在輪碾儀上進(jìn)行碾壓，先在一個(gè)方向預(yù)壓2個(gè)來回，再調(diào)換方向，分別在兩個(gè)方向均碾壓7個(gè)來回。碾壓成型冷卻48h后，對每塊車轍板進(jìn)行鉆芯，測試4個(gè)芯樣水中重和表干質(zhì)量，用電扇對芯樣進(jìn)行24h風(fēng)干，測試芯樣干燥質(zhì)量。計(jì)算各個(gè)芯樣的相對毛體積密度和空隙率。

（2）車轍試驗(yàn)

車轍試驗(yàn)是我國評價(jià)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性最常用的試驗(yàn)方法，本文按照《公路工程瀝青及瀝青與瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E-2011）T0719－2011 規(guī)定的方法對SBS改性瀝青混合料和Sasobit復(fù)合SBS改性瀝青混合料進(jìn)行車轍實(shí)驗(yàn)得到永久變形量和動(dòng)穩(wěn)定度。

（3）低溫彎曲試驗(yàn)

本研究采用電液伺服萬能材料機(jī)MTS在-10℃下對兩種混合料進(jìn)行彎曲試驗(yàn)，根據(jù)試件在破壞時(shí)刻的荷載和跨中撓度按照 《公路工程瀝青及瀝青與瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E-2011）中的公式計(jì)算小梁的彎拉強(qiáng)度σ0和破壞應(yīng)變?chǔ)?。目前我國低溫性能評價(jià)體系中主要采用破壞應(yīng)變?chǔ)?評價(jià)混合料的低溫抗裂性能，但部分學(xué)者認(rèn)為該指標(biāo)僅考慮了混合料在低溫下的變形能力，而忽略了抗拉強(qiáng)度的貢獻(xiàn)[4-5]。近年來基于能量角度，綜合變形和強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)的應(yīng)變能密度W指標(biāo)逐漸應(yīng)用于混合料的低溫性能評價(jià)。其計(jì)算方法為根據(jù)小梁試件的σ-ε曲線，得出峰值荷載之前曲線的包絡(luò)面積（見圖3）。

圖3 小梁彎拉實(shí)驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變曲線示意圖

（4）凍融劈裂試驗(yàn)

路面水經(jīng)由瀝青混合料空隙或裂縫進(jìn)入鋪裝層內(nèi)部后，在車輪動(dòng)態(tài)荷載的作用下，侵入到瀝青與礦料的界面，導(dǎo)致瀝青與礦料之間的黏附破壞，致使瀝青混合料松散、掉粒，最終形成鋪裝層的坑槽、坑洞等現(xiàn)象。水穩(wěn)定性是瀝青混合料一項(xiàng)重要路用性能。本研究采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中凍融劈裂試驗(yàn)（T 0729-2000）來評價(jià)瀝青混合料水穩(wěn)定性。

4 試驗(yàn)結(jié)果與分析

4.1 碾壓試驗(yàn)和空隙率試驗(yàn)結(jié)果

Sasobit復(fù)合SBS改性瀝青混合料壓實(shí)溫度分別為115℃、130℃、145℃、160℃，SBS改性瀝青混合料壓實(shí)溫度分別為 130℃、145℃、160℃、175℃。 不同溫度下碾壓成型試件的空隙率結(jié)果見圖4。從上圖可以看出兩種瀝青混合料的空隙率隨壓實(shí)溫度升高，空隙率逐漸降低。應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法發(fā)現(xiàn)空隙率與溫度具有二次函數(shù)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.99以上，擬合回歸得到函數(shù)曲線見圖4。規(guī)范中規(guī)定SBS瀝青混合料的壓實(shí)溫度一般在150～160℃，對應(yīng)到圖4中SBS改性瀝青混合料壓實(shí)溫度的空隙率為4.42%～4.94%，按照等空隙率原則，代入回歸方程中計(jì)算得到高模量瀝青混合料合適的壓實(shí)溫度為133～142℃?？梢奡asobit溫拌添加劑使SBS改性瀝青混合料的壓實(shí)溫度降低20℃左右，可增加瀝青混合料有效壓實(shí)工作時(shí)間。

圖4 瀝青混合料空隙率-壓實(shí)溫度關(guān)系曲線

4.2 路用性能試驗(yàn)結(jié)果

車轍試驗(yàn)結(jié)果見表3。從表中可以看出，相比SBS改性瀝青混合料，Sasobit復(fù)合SBS改性瀝青混合料的永久變形值降低了18.9%，動(dòng)穩(wěn)定度值增加了13.6%，結(jié)果顯示Sasobit溫拌添加劑增強(qiáng)了瀝青混合料高溫抗車轍性能。這是由于環(huán)境溫度下低于熔點(diǎn)時(shí)，Sasobit會(huì)在瀝青粘結(jié)劑中形成結(jié)晶的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加瀝青的穩(wěn)定性，從而提高瀝青混合料高溫性能。

瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。從表4中可以看出，兩種瀝青混合料彎拉強(qiáng)度指標(biāo)并沒有明顯差異，但瀝青SBS改性瀝青混合料破壞應(yīng)變和應(yīng)變能密度顯著大于Sasobit復(fù)合SBS改性瀝青混合料。說明了從變形角度和能量角度進(jìn)行判定時(shí)，SBS瀝青中加入Sasobit后會(huì)對瀝青混合料的低溫性能產(chǎn)生不利影響。目前我國規(guī)范中對低溫性能評價(jià)指標(biāo)破壞應(yīng)變有給定的標(biāo)準(zhǔn)值，對于冬冷區(qū)、冬溫區(qū)要求達(dá)到2500微應(yīng)變，對于冬寒區(qū)要求達(dá)到2800微應(yīng)變，對于冬嚴(yán)寒區(qū)要求達(dá)到3000微應(yīng)變，所以Sasobit復(fù)合SBS改性瀝青混合料的低溫性能雖然相對有削弱，但能夠滿足我國各個(gè)氣候分區(qū)。尤其對于福建省低溫環(huán)境并不嚴(yán)苛的應(yīng)用工況，其低溫性能足夠滿足使用要求。

表3 車轍試驗(yàn)結(jié)果

表4 低溫性能試驗(yàn)結(jié)果

瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果見圖5?？梢钥闯?，凍融前、后SBS改性瀝青混合料的劈裂強(qiáng)度均略高于Sasobit復(fù)合SBS改性瀝青混合料，但兩者沒有顯著差異。從凍融劈裂強(qiáng)度比指標(biāo)看，Sasobit復(fù)合SBS改性瀝青混合料抗水損害性能還要略好于SBS改性瀝青混合料。

5 結(jié)論

（1）碾壓試驗(yàn)結(jié)果表明Sasobit可顯著降低SBS改性瀝青施工壓實(shí)溫度20℃左右，可明顯增加施工有效壓實(shí)時(shí)間，對于解決瀝青混合料運(yùn)距較遠(yuǎn)可能造成瀝青路面的壓實(shí)溫度不夠的問題提供了解決方案。

（2）相比于SBS改性瀝青混合料，Sasobit復(fù)合改SBS改性瀝青混合料抗車轍性能明顯提升，低溫抗裂性能略有下降但可以滿足福建省使用要求，水穩(wěn)定性能基本變化不大；綜合來看，Sasobit加入SBS改性瀝青混合料后路用性能可達(dá)到使用要求。

圖5 瀝青混合料空隙率—壓實(shí)溫度關(guān)系曲線

[1]秦永春，黃頌昌，徐劍,等.溫拌瀝青混合料節(jié)能減排效果的測試與分析[J].公路交通科技,2009,26（8）:7-10.

[2]阮妨.溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法及技術(shù)性能研究[D].西安：長安大學(xué)，2012.

[3]JTG F40－2004.公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范［S］.

[4]張占軍，閔召輝，黃衛(wèi).不同交聯(lián)度環(huán)氧瀝青混合料低溫彎曲性能研究[J].中國公路學(xué)報(bào),2012,25（1）:35-39.

[5]葛折圣，黃曉明，許國光.用彎曲應(yīng)變能方法評價(jià)瀝青混合料的低溫抗裂性能[J].東南大學(xué)報(bào),2002,32（4）:653-655.