雙效溫拌劑對(duì)瀝青混合料的拌和及路用性能影響

李楓，李德利

（江西省天馳高速科技發(fā)展有限公司，江西 南昌 330000）

0 引言

熱拌瀝青混合料不僅需要使用大量的燃料和能源用于原材料加熱，而且還會(huì)排放大量有害氣體，不利于環(huán)保，違背了當(dāng)前的工程建設(shè)理念。而如果能在熱拌時(shí)添加溫拌劑，則可大幅降低拌和溫度，起到節(jié)能減排的作用，尤其是添加雙效溫拌劑，其作用效果更加突出。但添加雙效溫拌劑是否會(huì)對(duì)混合料拌和及路用性能造成不利影響，還需要通過(guò)進(jìn)一步的試驗(yàn)和分析來(lái)確定。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 瀝青

分別采用普通基質(zhì)瀝青與改性瀝青。其中，基質(zhì)瀝青技術(shù)指標(biāo)為：標(biāo)準(zhǔn)條件下針入度為69（0.1mm）；軟化點(diǎn)48℃；動(dòng)力黏度215Pa·s；延度120（5cm/min）；改性瀝青技術(shù)指標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)條件下針入度56（0.1mm）；軟化點(diǎn)73℃；動(dòng)力黏度1.8Pa·s；延度17（5cm/min）。上述基質(zhì)瀝青與改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)實(shí)測(cè)結(jié)果均滿足要求。

1.2 礦料級(jí)配

礦料主要為石灰?guī)r，按照規(guī)程進(jìn)行常規(guī)試驗(yàn)，確定各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)可達(dá)到要求。混合料級(jí)配為AC-20，利用篩分完成的各檔礦料進(jìn)行回配。

采用布氏黏度計(jì)法對(duì)五種不同溫度的瀝青進(jìn)行黏度試驗(yàn)（120℃、135℃、150℃、165℃和180℃）。經(jīng)試驗(yàn)可知，當(dāng)溫度相同時(shí)，添加溫拌劑后，其黏度低于基質(zhì)瀝青與改性瀝青；在以上五種溫度條件下，瀝青黏度因溫度的升高而降低，并最終趨于接近；當(dāng)溫度相同時(shí)，瀝青黏度因雙效溫拌劑的添加而減少，且添加量越大，黏度降低越明顯?？梢?jiàn)，添加雙效溫拌劑可以起到降低黏度的作用，但黏度降低至最低值后，繼續(xù)添加雙效溫拌劑，其降低黏度的作用開始下降[1]。

空隙率是瀝青混合料的固有特征，可反映出混合料壓實(shí)時(shí)的密實(shí)程度，對(duì)路用性能及長(zhǎng)時(shí)間使用性能都有很大影響，同時(shí)空隙率還能反映出溫拌劑添加后的降溫效果及其對(duì)混合料成型帶來(lái)的影響?；诖耍ㄟ^(guò)馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)定以上五種溫度條件下混合料的空隙率?；旌狭习韬蜏囟劝凑?%的空隙率進(jìn)行。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，添加雙效溫拌劑會(huì)使空隙率因溫度的升高而明顯降低。相較于基質(zhì)瀝青與改性瀝青，添加了雙效溫拌劑的混合料，其拌和溫度顯著降低。當(dāng)溫度較低時(shí)，混合料的空隙率會(huì)因?yàn)殡p效溫拌劑實(shí)際添加量不斷增加而逐漸變小，在溫度達(dá)到一定值以后，混合料的空隙率沒(méi)有太大的偏差。其原因?yàn)楸砻婊钚詣┕布虾髸?huì)使拌和功明顯降低，使混合料表現(xiàn)出更好的和易性[2]。因此，通過(guò)適量添加雙效溫拌劑，可以起到降低拌和溫度并使混合料達(dá)到最佳空隙率的作用。

2 拌和及路用性能影響分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

雙效溫拌劑需要達(dá)到將采用基質(zhì)瀝青拌和而成的混合料實(shí)際路用性能提高到滿足使用要求的程度。路用性能主要采用以下指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)：空隙率、穩(wěn)定度、流值、高溫動(dòng)穩(wěn)定度、低溫最大彎拉應(yīng)變和水穩(wěn)定性[3]。對(duì)照組1采用基質(zhì)瀝青，其礦料溫度與拌和溫度均按160℃控制，擊實(shí)溫度按145℃控制，拌和流程為先對(duì)礦料和瀝青進(jìn)行濕拌，再加入礦粉進(jìn)行拌和；對(duì)照組2采用改性瀝青，其礦料溫度與拌和溫度均按180℃控制，擊實(shí)溫度按165℃控制。拌和流程為先對(duì)礦料和瀝青進(jìn)行濕拌，再加入礦粉進(jìn)行拌和；實(shí)驗(yàn)組采用基質(zhì)瀝青和雙效溫拌劑，其礦料溫度按照160℃控制，拌和溫度按照150℃控制，擊實(shí)溫度按照135℃控制，拌和流程為先對(duì)礦料和雙效溫拌劑進(jìn)行干拌，然后加入瀝青進(jìn)行濕拌，最后加入礦粉進(jìn)行拌和。具體的試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

2.2 結(jié)果分析

由表1數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，實(shí)驗(yàn)組1的雙效溫拌劑添加量為0.35%，實(shí)驗(yàn)組2的雙效溫拌劑添加量為0.45%，實(shí)驗(yàn)組3的雙效溫拌劑添加量為0.55%，實(shí)驗(yàn)組4的雙效溫拌劑添加量為0.65%。

表1 路用性能試驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，當(dāng)空隙率相近時(shí)，與采用改性瀝青拌和而成的混合料相比，添加了雙效溫拌劑后，拌和溫度降低30℃左右。按不同摻量添加雙效溫拌劑后，混合料的流值和馬氏穩(wěn)定度并沒(méi)有太大差別，且都處于規(guī)范要求的范圍內(nèi)。伴隨溫拌劑實(shí)際摻量的增加，混合料高溫條件下的穩(wěn)定度有所增大，且變化趨勢(shì)比較明顯，但都比對(duì)照組及相關(guān)規(guī)范要求高。伴隨溫拌劑實(shí)際摻量的增加，混合料低溫條件下的最大彎拉應(yīng)變同樣有所增大，以此提高混合料在高溫條件下的抗車轍能力。伴隨溫拌劑實(shí)際摻量的增加，混合料的水穩(wěn)定性同樣有所增大，說(shuō)明水穩(wěn)定性變好，能使瀝青與集料之間更好地融合。

2.3 雙效溫拌劑與集料和瀝青的相容性

在試驗(yàn)的同時(shí)還對(duì)集料和固態(tài)溫拌劑之間的干拌效果及拌和完成后混合料整體效果與試件自然冷卻之后的效果進(jìn)行觀察。對(duì)礦料和溫拌劑進(jìn)行干拌的過(guò)程中，由于雙效溫拌劑自身熔點(diǎn)溫度相對(duì)較低，所以能夠在與石料拌和的過(guò)程中充分融化，并對(duì)石料表面進(jìn)行潤(rùn)滑，對(duì)于粒徑在10～20mm范圍內(nèi)的集料，因其比表面積相對(duì)較小，所以在干拌完成后集料表面將完全裹覆溫拌劑，且拌和完成后的混合料沒(méi)有出現(xiàn)變干或變暗的情況。在加熱干拌過(guò)程中，溫拌劑發(fā)生熱熔將集料完全包裹，使集料和溫拌劑的整體處于平滑狀態(tài)，驗(yàn)證了溫拌劑和集料之間的包裹性良好。此外，集料被溫拌劑包裹后，并不會(huì)影響與瀝青之間的結(jié)合，即溫拌劑、集料和瀝青之間都有良好的相容性。

2.4 雙效溫拌劑對(duì)玻璃化溫度的影響

瀝青玻璃化溫度對(duì)瀝青自身變形溫度及黏彈性都有很大影響。對(duì)此，可借助掃描量熱儀對(duì)瀝青自身玻璃化溫度受雙效溫拌劑添加的影響進(jìn)行分析?？紤]玻璃化溫度往往比較寬泛，因此需要通過(guò)軟件處理才能得出。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在添加適量雙效溫拌劑后，玻璃化溫度開始下降。其原因?yàn)椋弘p效溫拌劑含有POE和油脂成分，會(huì)使玻璃化溫度有所降低，玻璃化溫度的降低對(duì)瀝青混合料低溫條件下的延度與最大彎拉應(yīng)變都十分有利，能在進(jìn)一步增強(qiáng)高溫條件穩(wěn)定度的基礎(chǔ)上，保證良好的低溫性能。

2.5 不同溫拌劑類型技術(shù)性能

在4%空隙率的條件下，采用雙效溫拌劑的混合料，其流值與穩(wěn)定度都能達(dá)到相關(guān)規(guī)范的要求。如果使用Sasobit與GL-16-7溫拌劑，可以使高溫條件下混合料穩(wěn)定度得以進(jìn)一步提升。但如果使用106T溫拌劑，則混合料在高溫條件下的動(dòng)穩(wěn)定度不但沒(méi)有提升，反而有所降低。其原因?yàn)樾鋷r的堿性比石灰?guī)r弱很多，或部分溫拌劑被纖維吸附，使該溫拌劑不能融化而完全裹覆于集料表面，但GL-16-7溫拌劑含有咪唑類側(cè)基，與集料之間有良好的熔融分散性，并且環(huán)烯烴還能和瀝青之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，促使混合料有更好的高溫及低溫條件下的性能。尤其是低溫條件下的性能，比采用Sasobit的混合料更優(yōu)，而綜合性能可以達(dá)到所有級(jí)配的最佳狀態(tài)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雙效溫拌劑的作用機(jī)理并非單純的降低瀝青在高溫條件下的黏度，而是借助含有的表面活性劑降低集料和瀝青之間的拌和功，以此使混合料的拌和溫度明顯降低，相較于采用改性瀝青拌和而成的混合料，拌和溫度可以降低約30℃。因溫拌劑的實(shí)際添加量并不大，所以為提高溫拌劑添加后起到的分散作用，可通過(guò)對(duì)溫拌劑的逐步優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)。