作者簡(jiǎn)介：楊志勇（1995—），工程師，研究方向：道路工程。

摘要：為探究不同種類表面活性類溫拌劑對(duì)瀝青混合料性能的影響，以推動(dòng)其應(yīng)用，文章選取5種表面活性類溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青進(jìn)行溫拌改性，通過(guò)改變拌和溫度（120℃、130℃、140℃），進(jìn)行瀝青混合料性能試驗(yàn)，從壓實(shí)特性、高低溫穩(wěn)定性以及水穩(wěn)定性角度對(duì)5種溫拌劑進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：EVOTHERM 3G溫拌劑對(duì)混合料的高溫性能有所改善，對(duì)低溫性能的影響最小，試件的空隙率最??；WAP-1溫拌劑的水穩(wěn)定性最好；WAP-2溫拌劑在120℃就能達(dá)到一定的溫拌效果；5種溫拌劑的試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果均滿足技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：表面活性類溫拌劑；瀝青混合料；低溫性能；溫拌效果

中圖分類號(hào)：U416.03

0 引言

傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料在生產(chǎn)、運(yùn)輸以及鋪筑全過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致大量的能源浪費(fèi)以及溫室氣體排放，而且在拌和過(guò)程中瀝青極易在高溫環(huán)境下發(fā)生老化，從進(jìn)一步影響路用性能^[1-2]。溫拌瀝青可以有效降低拌和溫度，還兼具優(yōu)良的瀝青混合料路用性能，是一種低碳排放的環(huán)境友好型材料，因而在“雙碳”戰(zhàn)略的國(guó)家背景下，具有極大的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展?jié)摿?sup>[^3-4]。故研究溫拌瀝青混合料技術(shù)具有巨大的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益，是瀝青路面施工技術(shù)的發(fā)展方向^[4]。

目前，市場(chǎng)上的主流溫拌劑可劃分為泡沫溫拌類、有機(jī)降黏類以及表面活性類^[5-10]。盡管道路領(lǐng)域諸多研究者對(duì)瀝青溫拌技術(shù)進(jìn)行了研究，但由于溫拌劑種類的多樣性，同時(shí)針對(duì)市面上的多種表面活性類溫拌劑進(jìn)行綜合的對(duì)比分析與評(píng)價(jià)的研究仍相對(duì)較少，這一定程度上影響了表面活性類溫拌劑的優(yōu)選與工程應(yīng)用^[11-12]?；诖?，本文共選取5種表面活性類溫拌劑（樣品），對(duì)SBS改性瀝青進(jìn)行溫拌改性，在相同級(jí)配（AC-13）、油石比（4.9%）以及溫拌劑摻量（0.5%）下，改變拌和溫度（120℃、130℃、140℃），進(jìn)行瀝青混合料試驗(yàn)，對(duì)5種溫拌劑進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，分析不同種類溫拌劑的溫拌效果，為道路行業(yè)溫拌劑的選取提供參考。

1 原材料和試驗(yàn)方法

1.1 原材料及設(shè)計(jì)方案

瀝青選用中航路通牌SBS改性瀝青，主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。表2為5種溫拌劑的相關(guān)信息，根據(jù)廠家建議摻量（占瀝青質(zhì)量）以及實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，選取0.5%為溫拌劑摻量。表3為瀝青混合料AC-13相關(guān)信息，其中玄武巖及其磨細(xì)的石粉分別為粗細(xì)集料和礦粉。

1.2 制備工藝

1.2.1 溫拌瀝青制備

采用機(jī)械攪拌進(jìn)行溫拌改性瀝青樣品的制備。在160℃條件下先將SBS改性瀝青預(yù)熱3 h，之后按摻量配比將不同種類溫拌劑分別投放入呈熔融狀態(tài)的SBS改性瀝青中，控制高速攪拌器轉(zhuǎn)速600 r/min，攪拌時(shí)長(zhǎng)20 min后得到樣品。其中根據(jù)廠家建議摻量（占瀝青質(zhì)量）以及實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，選取0.5%為溫拌劑摻量。

1.2.2 溫拌瀝青混合料制備

先將所需溫拌瀝青和集料進(jìn)行預(yù)熱，然后將稱量后的溫拌瀝青與礦料在拌鍋中在指定拌和溫度（130℃、140℃、150℃）下拌和，再將拌和后的瀝青混合料預(yù)熱至規(guī)定壓實(shí)溫度（120℃、130℃、140℃），再進(jìn)行馬歇爾試件的成型（雙面擊實(shí)75次）。

1.3 試驗(yàn)方法

采用標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試驗(yàn)，通過(guò)不同拌和溫度下的馬歇爾試件的體積指標(biāo)確定不同種類溫拌瀝青混合料的降溫效果；采用車轍試驗(yàn)評(píng)價(jià)溫拌瀝青混合料的高溫性能，采用小梁彎曲試驗(yàn)評(píng)價(jià)溫拌瀝青混合料的低溫性能，采用浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)評(píng)價(jià)溫拌瀝青混合料的水穩(wěn)定性。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 溫拌瀝青混合料擊實(shí)特性變化

不同擊實(shí)溫度下溫拌瀝青混合料的空隙率數(shù)據(jù)表及關(guān)系曲線分別見(jiàn)表4、圖1。分析圖表變化規(guī)律可知：

（1）對(duì)于相同溫拌劑，隨著壓實(shí)溫度的提高，空隙率逐漸減小。這是由于具有熱塑性的瀝青混合料在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)溫度越高，其塑性越大，越容易在外力的作用下，縮小其空隙和提高密實(shí)^[11]。

（2）5種溫拌劑在130℃和140℃壓實(shí)溫度條件下呈現(xiàn)的空隙率變化趨勢(shì)基本一致，120℃略有不同。其中，在130℃和140℃下相較對(duì)照組，EVOTHERM 3G溫拌劑性能最優(yōu)，試件的空隙率降幅最大（-1.7%，-1.1%）；而WAP-1溫拌劑的空隙率提升最大（0.2%，0.5%），WAP-2溫拌劑的溫拌效果在三種溫度下的空隙率（5.8%、5.6%、5.5%）變化不大，即該種溫拌劑在120℃的條件下就具能達(dá)到一定的溫拌效果；其他種類溫拌劑的溫拌效果相差不大。

2.2 溫拌瀝青混合料高低溫穩(wěn)定性

為了探究混合料的高溫性能，進(jìn)行了馬歇爾穩(wěn)定度的測(cè)定，并采用車轍試驗(yàn)進(jìn)一步評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫性能，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5～6、圖2～3。結(jié)合圖表分析可知：

（1）對(duì)于相同溫拌劑，隨著壓實(shí)溫度的提高，穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。與對(duì)照組相比，添加溫拌劑后動(dòng)穩(wěn)定度均有不同程度的提升，說(shuō)明5種溫拌劑對(duì)于瀝青混合料的高溫性能均有不同程度的改善。

（2）總體來(lái)說(shuō)，5種溫拌劑對(duì)于原材料高溫性能改善相差不大，其中DW、WAP-2和EVOTHERM 3G溫拌劑的性能更優(yōu)。

在130℃的壓實(shí)溫度條件下，采用小梁彎曲試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)溫拌瀝青的低溫抗裂性能，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。研究發(fā)現(xiàn)，加入不同種類表面活性溫拌劑后，相較對(duì)照組，瀝青混合料的破壞應(yīng)變均有不同程度的降低，其中DW型溫拌劑降低程度最大，降幅為15.8%，EVOTHERM 3G溫拌劑降幅最小，為1.9%，其他種類溫拌劑相差不大，且上述溫拌劑均滿足技術(shù)要求。本次試驗(yàn)結(jié)果表明，所用表面活性溫拌劑對(duì)于瀝青混合料的低溫性能沒(méi)有明顯的改善，甚至有所降低。

2.3 溫拌瀝青混合料水穩(wěn)定性

殘留穩(wěn)定度是評(píng)價(jià)瀝青混合料的抗水損壞性能的重要指標(biāo)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表7、圖5所示。與對(duì)照組相比，5種溫拌劑的殘留穩(wěn)定度均滿足技術(shù)要求，且相差不大，其中DW、EVOTHERM 3G、WAP-2和WAP-1溫拌劑殘留穩(wěn)定度有所增大，其中WAP-1溫拌劑的增幅最大。為進(jìn)一步評(píng)價(jià)瀝青混合料的抗水損壞性能，還采用凍融劈裂試驗(yàn)進(jìn)行分析。如圖6所示，加入表面活性類溫拌劑后，相較對(duì)照組，凍融劈裂強(qiáng)度比的變化規(guī)律與殘留穩(wěn)定度變化規(guī)律基本一致，DW、EVOTHERM 3G、WAP-2和WAP-1溫拌劑凍融劈裂強(qiáng)度有所增大，其中WAP-1溫拌劑增幅最大，增幅為1.3%，與對(duì)照組相差不大，說(shuō)明瀝青混合料的水穩(wěn)定性基本不受影響。

綜合上述試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)各溫拌瀝青混合料進(jìn)行綜合評(píng)分，如表8所示。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)比較加入5種不同溫拌改性劑的瀝青混合料與未經(jīng)溫拌劑改性的瀝青混合料的高溫性能低溫性能和水穩(wěn)定性能，得出以下結(jié)論：

（1）5種溫拌劑在130℃和140℃的擊實(shí)溫度下，相較對(duì)照組，EVOTHERM 3G溫拌劑性能最優(yōu)，試件的空隙率降幅最大；WAP-2溫拌劑的溫拌效果在三種溫度下的空隙率變化不大，即該種溫拌劑在120℃的條件下就具能達(dá)到一定的溫拌效果；其他種類溫拌劑的溫拌效果相差不大。

（2）5種溫拌劑對(duì)于瀝青混合料的高溫抗車轍性能均有不同程度的改善，但同時(shí)又都對(duì)低溫抗裂性較為不利，5種溫拌劑改性后的瀝青混合料低溫性能可滿足路面使用要求。其中，EVOTHERM 3G溫拌劑對(duì)混合料的高溫性能提升較大、低溫性能影響較小。

（3）添加表面活性類溫拌劑后，瀝青混合料的水穩(wěn)定性基本不受影響，不同溫拌劑的效果有微小差異。其中，WAP-1溫拌劑的水穩(wěn)定性最好。

（4）根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)不同溫拌瀝青混合料的性能進(jìn)行綜合評(píng)分（分別針對(duì)140℃壓實(shí)溫度下，對(duì)不同指標(biāo)性能進(jìn)行排名，最后累加）發(fā)現(xiàn)EVOTHERM 3G、WAP-2、WAP-1三種溫拌劑的得分較高。

（5）總體而言，本次試驗(yàn)選用溫拌劑的試驗(yàn)結(jié)果均滿足技術(shù)要求，不同性能稍有差別但差距不大，建議結(jié)合產(chǎn)品價(jià)格因素等綜合性考慮溫拌劑的選用。

參考文獻(xiàn)：

[1]Ma F，Dai J S，F(xiàn)u Z，et al.A new type of crumb rubberasphalt mixture：a dry process design and performance eval-uation[J].Applied Sciences，2020，10（1）：1-21.

[2]M Carmen Rubio，Germán Martínez，Luis Baena，et al.Warm mix asphalt：an overview[J].Journal of Cleaner Production，2011（24）：76-84.

[3]黃吉國(guó)，黃 蛟.Thiopave溫拌改性瀝青在重載交通路面工程中的應(yīng)用研究[J].西部交通科技，2018（11）：18-21.

[4]李 成.拌和與擊實(shí)溫度對(duì)溫拌橡膠瀝青混合料路用性能的影響研究[J].西部交通科技，2022（4）：76-78.

[5]鐘偉明，王 宇，劉 攀.不同降粘劑對(duì)改性瀝青及其混合料性能的影響研究[J].西部交通科技，2022（4）：66-69.

[6]吳金榮，陳海燕，王 崢.溫拌劑對(duì)SMA-10瀝青混合料高低溫性能的影響[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2019，19（2）：239-242.

[7]臧芝樹(shù)，趙 賓，申愛(ài)琴.半溫拌泡沫瀝青混合料水穩(wěn)定性及壓實(shí)特性研究[J].中外公路，2019（1）：271-276.

[8]拾方治，赫振華，呂偉民，等.泡沫瀝青混合料設(shè)計(jì)方法的試驗(yàn)研究[J].公路交通科技，2004，21（10）：5-8.

[9]彭 煜，藺習(xí)雄，呂文姝，等.KWB有機(jī)降粘劑對(duì)溫拌瀝青性能的影響研究[J].石油瀝青，2011，25（2）：5-9.

[10]李 明，黃及龍，何唯平.礦物發(fā)泡型和有機(jī)降粘型溫拌瀝青混合料性能研究[J].西部交通科技，2013（9）：51-53，64.

[11]胡宗文，王兆星，王 林，等.基于表面活性技術(shù)的溫拌瀝青膠結(jié)料性能試驗(yàn)研究[J].公路，2009（9）：294-297.

[12]陳 慨，曹 毅.溫拌瀝青混合料路用性能研究[J].中外公路，2014，34（1）：290-293.