李志遠(yuǎn)

（中國鐵建昆侖投資集團(tuán)有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

常規(guī)熱拌熱鋪瀝青混合料的拌和溫度為175～190 ℃，攤鋪溫度為160～180 ℃，礦料和瀝青一般會加熱到160 ℃以上，高溫條件下不僅會造成瀝青的二次老化，影響瀝青質(zhì)量，也會增加能源消耗，排放較多的有害氣體污染環(huán)境，危害工作人員的健康?，F(xiàn)階段相關(guān)學(xué)者針對如何降低瀝青混合料的施工溫度開展了大量研究。趙軍輝［1］通過室內(nèi)試驗研究了Sasobit、PE 兩種蠟類溫拌劑對瀝青混合料性能的影響。郭彥強［2］通過技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)出了一臺能夠在瀝青混合料生產(chǎn)過程中對溫度實時監(jiān)測的設(shè)備。監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)，溫拌劑的摻入不僅能夠降低瀝青混合料的施工溫度，同時還能夠有效減少熱量的散失。于曉東［3］選用馬歇爾試件的密度和擊實功兩個技術(shù)指標(biāo)對溫拌混合料進(jìn)行評價，最終確定溫拌瀝青混合料的施工溫度。王嵐等［4］選用Sasobit、AM6505 兩種溫拌劑對瀝青混合料相關(guān)性能進(jìn)行研究，得出摻溫拌劑的瀝青混合料抗疲勞及抗水損害能力優(yōu)于常規(guī)熱拌瀝青混合料。本文在以往研究的基礎(chǔ)上，開展EC120、Sasobit 溫拌AC-13C、SMA-13 瀝青混合料相關(guān)試驗研究，評價EC120、Sasobit 兩種溫拌劑對瀝青路面路用性能的影響，為溫拌技術(shù)在路面工程中的推廣應(yīng)用提供參考。

1 原材料

本研究選用70 號石油瀝青及SBS I-D 聚合物改性瀝青進(jìn)行研究，兩種瀝青關(guān)鍵指標(biāo)檢測結(jié)果見表1和表2。

表1 70號瀝青關(guān)鍵指標(biāo)試驗結(jié)果

表2 SBS I-D改性瀝青關(guān)鍵指標(biāo)試驗結(jié)果

選用EC120、Sasobit 兩種溫拌劑進(jìn)行試驗，其主要指標(biāo)試驗結(jié)果見表3。在前期試驗研究的基礎(chǔ)上確定EC120 在70 號石油瀝青中的推薦摻量為3.5%；EC120、Sasobit 在SBS I-D 聚合物改性瀝青中的推薦摻量為3%。

表3 兩種溫拌劑試驗結(jié)果

2 路用性能

2.1 配合比設(shè)計

本研究選用工程上常用的密級配AC-13C、間斷級配SMA-13 兩種級配類型的瀝青混合料進(jìn)行試驗；選用70 號石油瀝青及SBS 聚合物改性瀝青作為膠結(jié)材料；粗集料為石灰?guī)r，粒徑依次為10～15 mm、5～10 mm、3～5 mm；細(xì)集料為機械破碎的機制砂，粒徑為0～3 mm；礦粉為填充料。密級配AC-13C、間斷級配SMA-13 兩種礦料級配設(shè)計結(jié)果見表4，室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗結(jié)果見表5。

表4 礦料級配設(shè)計結(jié)果

表5 馬歇爾試驗結(jié)果

2.2 施工溫度確定

瀝青路面施工過程中，原材料質(zhì)量及礦料級配至關(guān)重要，同時施工溫度對瀝青路面質(zhì)量也起著決定性作用，精確的施工溫度對瀝青路面攤鋪、碾壓質(zhì)量尤為重要。馬歇爾試件的密度及空隙率是反映室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實效果的重要指標(biāo)，本研究在不同瀝青種類、不同級配類型、不同溫拌劑種類及不同摻量下開展不同溫度的擊實試驗、毛體積相對密度及空隙率試驗，結(jié)果分別如圖1、圖2所示。

圖1 密度與擊實溫度的關(guān)系

圖2 空隙率與擊實溫度的關(guān)系

由圖1、圖2可知，隨著擊實溫度的增加，5種瀝青混合料空隙率試驗結(jié)果逐漸變小，馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)試件密度逐漸變大。結(jié)合課題組前期瀝青黏溫曲線試驗及工程實踐經(jīng)驗推薦5 種混合料：70#+AC-13C、70#+3.5%EC120+AC-13C、SBS+SMA-13、SBS+3%EC120+SMA-13、SBS+3%Sasobit+SMA-13，標(biāo)準(zhǔn)擊實溫度依次為150 ℃、130 ℃、170 ℃、140 ℃、140 ℃，混合料在室內(nèi)及拌和站生產(chǎn)過程中的拌和溫度應(yīng)在此溫度基礎(chǔ)上提高10 ℃。

2.3 高溫穩(wěn)定性

瀝青路面為黑色或黑褐色，具有很強的吸熱能力。在夏季高溫天氣下，路表結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的溫度往往會超過70 ℃，此溫度已超出絕大多數(shù)瀝青的軟化點溫度，瀝青路面在車輛軸載尤其低速重軸載的作用下易導(dǎo)致抗塑性變形能力不足而出現(xiàn)車轍病害［5-6］。本研究選用車轍板試驗來分析混合料的高溫抗車轍能力，試驗結(jié)果如圖3所示。

圖3 動穩(wěn)定度試驗結(jié)果

由圖3 可知，隨著溫拌劑的摻入，在對應(yīng)拌和溫度條件下，AC-13C、SMA-13 兩種級配類型混合料動穩(wěn)定度試驗結(jié)果得到明顯提升，其中SBS+3%EC120+SMA-13 試驗結(jié)果最優(yōu)，其高溫抗車轍能力最強。試驗結(jié)果表明，兩種溫拌劑的摻入，使AC-13C、SMA-13兩種級配類型混合料在對應(yīng)拌和溫度條件下的高溫抗車轍能力均得到了提升，其中EC120 改善效果優(yōu)于Sasobit。

2.4 水穩(wěn)定性

隨著運營周期的延長，瀝青路面受到紫外線照射、雨水沖刷等外界因素的作用，混合料內(nèi)部的瀝青逐漸老化，瀝青與礦料之間的黏結(jié)能力降低，瀝青膠漿逐漸脫落，最終導(dǎo)致坑槽、松散等水損害病害出現(xiàn)［7］。本研究選用浸水馬歇爾及凍融劈裂試驗來評價混合料的抗水損害能力，試驗結(jié)果如圖4、圖5所示。

圖4 殘留穩(wěn)定度試驗結(jié)果

圖5 殘留強度比試驗結(jié)果

由圖4、圖5 可知，隨著溫拌劑的摻入，在對應(yīng)拌和溫度條件下，AC-13C、SMA-13 兩種級配類型混合料水穩(wěn)定性均得到了改善，其中70#+3.5%EC120+AC-13C 試驗結(jié)果最優(yōu)，表明其抗水損害能力最強。試驗結(jié)果表明，兩種溫拌劑的摻入，使AC-13C、SMA-13兩種級配類型混合料在對應(yīng)拌和溫度條件下的抗水損害能力均得到了提升，就SMA瀝青混合料而言，EC120 改善效果優(yōu)于Sasobit。究其原因，溫拌劑的加入使得瀝青膜厚度增加，瀝青與礦料間的黏附性增強，抗水損害能力得到改善。

2.5 低溫抗裂性

反射裂縫主要與下承層的工程質(zhì)量有關(guān)，而溫縮裂縫主要是由于溫度變化導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)收縮、膨脹現(xiàn)象而產(chǎn)生的，當(dāng)結(jié)構(gòu)層內(nèi)部的允許抗拉應(yīng)力小于因溫度變化而產(chǎn)生的溫縮應(yīng)力時就會出現(xiàn)開裂病害。本研究選用-10 ℃小梁彎曲試驗來評價混合料的低溫性能，低溫最大彎拉應(yīng)變試驗結(jié)果如圖6所示。

圖6 最大彎拉應(yīng)變試驗結(jié)果

由圖6可知，3.5%EC120溫拌劑的摻入，使AC-13C 混合料低溫性能得到改善，但改善效果不明顯；3%EC120、3%Sasobit 溫拌劑的摻入，使SMA-13混合料低溫性能有所降低，但降幅不大，且試驗結(jié)果均能滿足1-3 區(qū)改性瀝青混合料最大彎拉應(yīng)變不低于2 500με 的要求。綜上所述，EC120 的摻入對混合料低溫性能的削弱程度較小。

3 結(jié)論

本文圍繞溫拌瀝青混合料路用性能展開研究，在EC120、Sasobit 推薦摻量下，通過馬歇爾擊實試驗得出瀝青混合料施工溫度均能下降20 ℃左右；在EC120、Sasobit推薦摻量下，AC-13C、SMA-13的高溫抗車轍、抗水損害能力顯著提升；70#+3.5%EC120+AC-13C 的低溫抗開裂能力出現(xiàn)小幅度增加，SBS+3%EC120+SMA-13、SBS+3%Sasobit+SMA-13 的低溫抗開裂能力出現(xiàn)小幅度降低，但彎曲破壞應(yīng)變試驗結(jié)果滿足1-3 區(qū)改性瀝青混合料不低于2 500με的要求。