田 靜

(山西省交通科學(xué)研究院，山西太原 030006)

溫拌瀝青混合料WMA(Warm Mix Asphalt)是一種新型的瀝青混合料，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)添加劑和工藝作用，能夠在明顯較低溫度條件下實(shí)現(xiàn)瀝青路面施工的瀝青混合料。WMA通?？梢员韧愋蜔岚铻r青混合料的施工操作溫度下降30℃～60℃，因此減少了混合料生產(chǎn)過(guò)程中的燃油消耗，起到了降低成本、節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的作用。本文從路用性能方面探討WMA在降低施工溫度的前提下，對(duì)瀝青混合料的影響［1］。

1 材料

1)瀝青。采用韓國(guó)SK-70號(hào)道路石油瀝青，其技術(shù)性能指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 瀝青的基本性質(zhì)

2)集料。粗集料采用產(chǎn)自涇陽(yáng)的堿性集料石灰?guī)r，表面比較粗糙，無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)。石料壓碎值為8%，表觀相對(duì)密度為2.82，洛杉磯磨耗損失為21%，吸水率為0.7%，針片狀顆粒含量為10%，泥土含量0.4%。細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)念w粒級(jí)配。試驗(yàn)中采用石灰?guī)r堿性集料，與瀝青有良好的粘結(jié)能力。表觀相對(duì)密度為2.78，砂當(dāng)量為72.1%。

3)填料。石灰?guī)r磨細(xì)礦粉的表觀密度為2.83 g/cm3，含水量為 0.5%，親水系數(shù)為 0.68。

4)添加劑。試驗(yàn)中采用的瀝青降粘劑是SasoWMA蠟，SasoWMA是一種新型的溫拌瀝青混合料改性劑［2］，屬于長(zhǎng)鏈脂肪族烴類物質(zhì)，用于溫拌瀝青混合料中，不僅可以降低施工溫度、改善施工和易性，而且可以提高溫拌瀝青混合料的路用性能。SasoWMA外觀呈白色顆粒狀，不溶于水，常溫下為固態(tài)，對(duì)人體無(wú)害，其基本特性如表2所示。

5)溫拌瀝青的制備方法。SasoWMA熔點(diǎn)在100℃左右，是低熔點(diǎn)的有機(jī)材料，在溫度高于120℃時(shí)就以液體的形式存在，可以和瀝青均勻完美的融合在一起且不離析。因此可以直接添加，室內(nèi)試驗(yàn)一般采取濕拌的方式來(lái)制備溫拌瀝青。a.加熱瀝青至135℃，確保瀝青的良好流動(dòng)性。b.按比例稱取SasoWMA添加劑，緩緩加入基質(zhì)瀝青中，邊加入邊攪拌，一般應(yīng)攪拌30 min左右，在攪拌的過(guò)程中也要保持瀝青的溫度穩(wěn)定。SasoWMA按比例分次投入。

表2 SasoWMA基本性質(zhì)

2 混合料設(shè)計(jì)

2.1 礦料級(jí)配

試驗(yàn)采用AC-16瀝青混合料，其合成級(jí)配如圖1所示(集料級(jí)配以方孔篩作為控制標(biāo)準(zhǔn))。

圖1 級(jí)配曲線圖

2.2 最佳瀝青用量

在確定了瀝青混合料的礦料級(jí)配以后，采用馬歇爾試驗(yàn)確定最佳瀝青用量為4.8%。

2.3 溫拌瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)

溫拌瀝青混合料采用同熱拌瀝青混合料相同的級(jí)配和最佳瀝青用量。本文溫拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的驗(yàn)證思路為:采用同熱拌瀝青混合料相同的配合比和材料，在不同溫度下成型試件，進(jìn)行路用性能測(cè)試，并與熱拌瀝青混合料的試件做比較。這樣可以給熱拌瀝青混合料和溫拌瀝青混合料提供一個(gè)很好的比較平臺(tái)，在同一壓實(shí)水平下，能更準(zhǔn)確地通過(guò)溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料性能上的差異找出問(wèn)題的所在。同時(shí)驗(yàn)證幾種溫拌瀝青混合料技術(shù)時(shí)，可節(jié)省很大的工作量。

拌和與壓實(shí)溫度是瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制的重要影響因素［3］。目前SasoWMA溫拌瀝青混合料的拌和與壓實(shí)溫度較熱拌瀝青混合料低20℃～30℃。本文成型SasoWMA溫拌瀝青混合料試件采用的拌和與壓實(shí)溫度較熱拌瀝青混合料低30℃，WMA及HMA兩種不同瀝青混合料在拌制過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)的溫度對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 試驗(yàn)溫度 ℃

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 車轍試驗(yàn)

車轍試驗(yàn)與實(shí)際瀝青路面的車轍相關(guān)性較好，是最常用的瀝青混合料高溫性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)。通過(guò)測(cè)定試件的變形與時(shí)間或車輪通過(guò)次數(shù)之間的關(guān)系，計(jì)算瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度DS(次/mm)。動(dòng)穩(wěn)定度是試驗(yàn)溫度60℃、輪壓0.7 MPa條件下得到的指標(biāo)，反映每變形1 mm輪壓所碾壓的次數(shù)。車轍試驗(yàn)測(cè)得的動(dòng)穩(wěn)定度和車轍深度結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 WMA與HMA的車轍試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可見(jiàn)，溫拌瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度比熱拌瀝青混合料有一定程度的提高，而車轍深度減小，說(shuō)明溫拌瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能較好，沒(méi)有因?yàn)榛旌狭仙a(chǎn)過(guò)程中拌和與壓實(shí)溫度的降低而出現(xiàn)壓實(shí)不足或因?yàn)r青老化減輕而引起車轍破壞。其原因是路面正常使用溫度下，SasoWMA在結(jié)合料中形成晶格結(jié)構(gòu)，提高了路面的高溫穩(wěn)定性，增強(qiáng)了路面的抗車轍能力［4］。

3.2 彎曲試驗(yàn)

彎曲試驗(yàn)是在－10℃的低溫條件下，測(cè)定瀝青混合料在加載速率50 mm/min的條件下的抗彎拉強(qiáng)度RB、彎拉應(yīng)變?chǔ)臖和彎曲破壞勁度模量SB，檢驗(yàn)瀝青混合料的低溫抗裂性能。兩種混合料的彎曲試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，溫拌瀝青混合料的低溫抗彎拉強(qiáng)度較大，說(shuō)明其能承受更大的荷載，這是因?yàn)镾asoWMA能與部分被它吸附又溶解它的飽和組分一起逐漸結(jié)晶析出，從而鎖定這些飽和的油類、蠟類組分，提高了瀝青的軟化點(diǎn)和強(qiáng)度。溫拌瀝青混合料的抗彎拉應(yīng)變較小，而抗彎拉應(yīng)變?cè)酱蟮幕旌狭系蜏乜沽研栽胶?。溫拌瀝青混合料之所以低溫抗裂性較差，是因?yàn)榛旌狭系陌韬秃统尚蜏囟容^低，影響了混合料的均勻性，使得混合料在低溫條件下更容易開(kāi)裂。溫拌瀝青混合料的低溫性能主要由其基質(zhì)瀝青決定。摻入適量的SasoWMA不能改變其對(duì)瀝青低溫柔性的貢獻(xiàn)。所以摻減粘劑的溫拌瀝青混合料的低溫性能，主要取決于基質(zhì)瀝青。

表4 小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

3.3 水穩(wěn)定性試驗(yàn)

對(duì)于溫拌瀝青混合料，拌和溫度的降低可能導(dǎo)致集料中的水分沒(méi)有蒸發(fā)完全，而是被瀝青封閉在集料表面上，從而導(dǎo)致瀝青混合料發(fā)生水損害現(xiàn)象，因此，瀝青混合料的水穩(wěn)定性檢驗(yàn)是非常必要的。1)浸水馬歇爾試驗(yàn)。浸水馬歇爾試驗(yàn)是評(píng)價(jià)瀝青路面水穩(wěn)定性的常用方法，根據(jù)浸水前后瀝青混合料物理、力學(xué)性能的降低程度來(lái)表征其水穩(wěn)定性。2)凍融劈裂試驗(yàn)。凍融劈裂試驗(yàn)也是評(píng)價(jià)瀝青混合料水穩(wěn)定性的試驗(yàn)方法。它比一般的浸水試驗(yàn)條件更苛刻，得到的試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際情況較為吻合，是目前使用較為廣泛的試驗(yàn)。如圖3所示為兩種混合料的水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果。從圖3可見(jiàn)，溫拌瀝青混合料的浸水殘留穩(wěn)定度與基質(zhì)瀝青混合料相比有所降低，而凍融劈裂強(qiáng)度與基質(zhì)瀝青混合料相差不大，說(shuō)明降低混合料拌和與成型溫度對(duì)混合料的水穩(wěn)定性有一定的影響，但影響不大，滿足了規(guī)范的要求。

圖3 水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)語(yǔ)

1)溫拌瀝青混合料可以相對(duì)提高路面的高溫穩(wěn)定性和增強(qiáng)路面的抗車轍能力，而且在低溫性能和水穩(wěn)定性方面也能滿足規(guī)范的要求。2)溫拌瀝青混合料可以降低混合料的生產(chǎn)溫度，減少混合料生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗和環(huán)境污染。

［1］田 靜.低能耗瀝青路面混合料選型與施工工藝研究［D］.西安:長(zhǎng)安大學(xué)，2010.

［2］重慶中交科技股份有限公司.SasoWMA溫拌瀝青改性劑技術(shù)手冊(cè)［Z］.2011

［3］陳春艷.Sasowam及Sasobit改性瀝青及溫拌混合料溫度性能對(duì)比試驗(yàn)研究［J］.山西交通科技，2012(4):29-30.

［4］張 銳，黃曉明.添加Sasobit的瀝青與瀝青混合料性能分析［J］.交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2007，7(4):15-16.