張玉軍

（山西交通控股集團(tuán)有限公司 運(yùn)城北高速公路分公司，山西 運(yùn)城 044000）

0 引言

目前高等級公路路面普遍使用瀝青路面，瀝青混合料的生產(chǎn)和應(yīng)用在能源消耗和溫室氣體排放方面對環(huán)境產(chǎn)生了較大負(fù)面影響[1]。為了解決這個問題，降低瀝青混合料的生產(chǎn)溫度一直是路面材料研究領(lǐng)域的熱門話題，并且已有一些技術(shù)可以有效地減少環(huán)境影響，降低施工作業(yè)人員的健康和安全風(fēng)險，產(chǎn)生了很好的社會效益[2]。根據(jù)生產(chǎn)溫度的不同，瀝青混合料可以分為熱拌瀝青混合料（大于150℃），溫拌瀝青混合料（100℃～150℃）和冷拌瀝青混合料（0～40℃）。盡管冷拌瀝青混合料具有降低能源消耗的優(yōu)點(diǎn)，但是與熱拌瀝青混合料相比，其耐久性存在一些問題，因此在大交通量的路面中使用冷拌瀝青混合料受到限制[3-5]。

由廢舊輪胎制備的膠粉可以提高瀝青混合料的抗疲勞性能、抗車轍性能，從而提高路面的耐久性。此外，膠粉可以改善路面防滑性能，減少路面噪聲，并可以繼續(xù)回收利用。盡管如此，在瀝青混合料中摻入膠粉會增加瀝青的黏度，因此需要較高的生產(chǎn)溫度（大于175℃）才能確保集料被均勻裹覆。已有研究顯示，使用溫拌添加劑，可以降低瀝青在高溫下的黏度，從而降低瀝青混合料的生產(chǎn)溫度。研究在135℃、155℃和175℃下使用殼牌90號基質(zhì)瀝青、15%摻量的膠粉（以瀝青重量計(jì)）和溫拌添加劑Sasobit制備膠粉改性瀝青混合料，并對其性能進(jìn)行測試。

1 材料與試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 集料

集料材質(zhì)為石灰?guī)r碎石，表1為集料的技術(shù)指標(biāo)。礦粉為同材質(zhì)石灰?guī)r礦粉填料。

表1 集料的技術(shù)指標(biāo)

1.2 膠粉

膠粉通過低溫研磨技術(shù)生產(chǎn)，通過方孔篩篩分后的結(jié)果及其他技術(shù)指標(biāo)如表2所示，其主要化學(xué)成分見表3。

表2 膠粉技術(shù)指標(biāo)

表3 膠粉主要化學(xué)成分

1.3 溫拌添加劑

溫拌添加劑Sasobit可以在高于120℃的溫度下完全溶于瀝青，降低瀝青的黏度，因此可降低瀝青混合料的生產(chǎn)溫度。同時，由于其在低于65℃下產(chǎn)生結(jié)晶，可以提高瀝青混合料的抗車轍性能。研究中，溫拌添加劑Sasobit的摻量為3%（以瀝青重量計(jì)）。

1.4 級配

選用殼牌90號基質(zhì)瀝青，瀝青混合料級配選用AC-13類型，各檔料篩孔通過率見表4。

表4 AC-13級配曲線

2 試樣制備及試驗(yàn)方法

2.1 試樣制備

溫拌膠粉改性瀝青的制備過程中，分別在135℃、155℃和175℃試驗(yàn)條件下，采用普通攪拌的方式以300 r/min速度將膠粉、Sasobit和90號瀝青混合攪拌60 min，從而制備得到溫拌膠粉改性瀝青。

2.2 試驗(yàn)方法

根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20—2011）[6]中T0625—2011進(jìn)行瀝青黏度試驗(yàn)。根據(jù)T0729—2000和T0733—2011，采用浸水馬歇爾試驗(yàn)方法和肯塔堡飛散試驗(yàn)方法檢測各種瀝青混合料試件的水穩(wěn)定性和粒料損失。根據(jù)T0719—2011，在60℃下使用胎壓為0.7 MPa的加載輪進(jìn)行試驗(yàn)并計(jì)算動穩(wěn)定度。

3 高摻量細(xì)膠粉體積特性與路用性能分析

3.1 瀝青黏度試驗(yàn)

圖1為溫拌添加劑Sasobit在3%摻量條件下，基質(zhì)瀝青和膠粉改性瀝青的黏度。從圖1可見，由于瀝青是黏彈性材料，各種瀝青隨著溫度變化的趨勢基本相同，均呈現(xiàn)逐步降低。在不同溫度條件下，膠粉改性瀝青的黏度要高于基質(zhì)瀝青（135℃試驗(yàn)條件下黏度最高）。當(dāng)試驗(yàn)溫度繼續(xù)升高，二者的黏度差值變小。無論是基質(zhì)瀝青還是膠粉改性瀝青，加入溫拌添加劑Sasobit都會使瀝青黏度降低。

圖1 瀝青的黏度試驗(yàn)

3.2 飛散試驗(yàn)結(jié)果

圖2顯示了各種瀝青混合料的肯塔堡飛散試驗(yàn)損失。從圖中可以看到，不同瀝青混合料隨著生產(chǎn)溫度的降低，粒料損失率呈增加趨勢。與90號基質(zhì)瀝青對比組相比，所有膠粉瀝青混合料均具有更高的質(zhì)量損失，顯示膠粉瀝青混合料的耐磨性較差。盡管如此，僅有膠粉改性瀝青混合料在135℃條件下試驗(yàn)組的質(zhì)量損失大于20%，其他各組均滿足規(guī)范要求，具有足夠的抗磨損性能。

圖2 瀝青混合料飛散損失

3.3 水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果

從圖3可以看到，不同瀝青混合料試件的殘留穩(wěn)定度值受溫度影響較大。隨著溫度的降低，各種瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度逐漸降低。在135℃條件下，不同瀝青混合料試件殘留穩(wěn)定度都不能達(dá)到規(guī)范的要求，這是因?yàn)樘偷陌韬蜏囟仁篂r青不能完全裹覆集料，增大了混合料的水損壞概率。當(dāng)生產(chǎn)溫度為155℃和175℃時，殘留穩(wěn)定度值均滿足規(guī)范不小于85%的要求，且膠粉改性瀝青混合料試驗(yàn)值均高于普通瀝青混合料組，這是因?yàn)樵诖藴囟认拢z粉瀝青的黏度大，增大了瀝青砂漿的黏度，提高了混合料的抗水損性。使用溫拌添加劑后，均不同程度地提高了混合料的殘留穩(wěn)定度。

圖3 不同瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度

3.4 車轍試驗(yàn)結(jié)果

圖4為車轍試驗(yàn)的結(jié)果?？梢杂^察到，135℃成型試驗(yàn)條件下，各組瀝青混合料的車轍試驗(yàn)結(jié)果均低于其他兩個溫度下試驗(yàn)值，155℃試驗(yàn)組和175℃試驗(yàn)組的結(jié)果較為接近。這是因?yàn)?35℃成型試驗(yàn)條件下，瀝青黏度太大影響了混合料的均勻性。同時可以觀察到，使用了溫拌添加劑Sasobit后，瀝青混合料的動穩(wěn)定度均有不同程度的提高，這是因?yàn)镾asobit本身也是一種高溫抗車轍劑，在低于65℃下產(chǎn)生結(jié)晶而提高了瀝青混合料的抗車轍性能。

圖4 不同瀝青混合料的動穩(wěn)定度

4 結(jié)論

該研究在不影響瀝青混合料性能的情況下，添加溫拌添加劑Sasobit，分析降低生產(chǎn)溫度后制備溫拌膠粉改性瀝青混合料（膠粉摻量為15%）的可行性。試驗(yàn)所得結(jié)論如下：

a）瀝青黏度試驗(yàn)表明，90號瀝青提供了足夠的可加工性，可用于在155℃的溫度下生產(chǎn)溫拌膠粉改性瀝青混合料。

b）為了降低生產(chǎn)溫度，使用了有機(jī)溫拌添加劑Sasobit，可以改善膠粉改性瀝青與集料的黏附性，提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性和抗車轍性能。使用3%摻量的溫拌添加劑可使膠粉改性瀝青混合料的生產(chǎn)溫度降低20℃，其高溫抗車轍性能、水穩(wěn)定性等路用性能滿足規(guī)范要求。