范 佳

(湖南省交通科學(xué)研究院， 湖南 長沙 410015)

摻加Advera溫拌改性劑的瀝青混合料路用性能研究

范 佳

(湖南省交通科學(xué)研究院， 湖南 長沙 410015)

溫拌瀝青混合料是一種節(jié)能減排的路面材料，采用AC — 13型級配，對Advera○R溫拌瀝青混合料的各項(xiàng)路用性能指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：無論是普通瀝青混合料還是改性瀝青混合料，在摻加一定量的Advera○R溫拌改性劑后，能夠有效降低拌合及壓實(shí)溫度，施工溫度區(qū)間范圍更寬，更易壓實(shí)，高溫穩(wěn)定性較好，水穩(wěn)定性、低溫抗裂性及疲勞性能略有降低。

Advera○R溫拌改性劑; 瀝青混合料; 壓實(shí)性; 高溫穩(wěn)定性; 水穩(wěn)定性; 低溫抗裂性; 疲勞性能

0 前言

溫拌瀝青混合料，是指通過采用一定的技術(shù)措施，在添加溫拌劑的情況下，使其拌和溫度、壓實(shí)溫度均介于冷拌瀝青混合料和熱拌瀝青混合料之間的混合料[1-3]。在原材料相同的條件下，其拌和溫度和壓實(shí)溫度能夠低于熱拌瀝青混合料10～50 ℃[4,5]，在降低能耗并減少污染物排放量的同時(shí)[6]，其與熱拌瀝青混合料的路用性能相差無幾[7]。本文試圖通過室內(nèi)試驗(yàn)，探討摻加Advera○R溫拌改性劑的瀝青混合料路用性能。

Advera○R溫拌改性劑是美國PQ公司生產(chǎn)的人工合成沸石，其添加量約為瀝青混合料總質(zhì)量的0.3%左右。其結(jié)構(gòu)中含有約20%的結(jié)晶水，這些水在施工溫度條件下將逐步被釋放出來，進(jìn)而使瀝

青發(fā)泡、體積膨脹，從而減少瀝青的粘度。水的逐漸釋放可以改善瀝青混合料的施工性能，持續(xù)到溫度低于100 ℃。Advera○R的級配很細(xì)，通過0.075 mm篩孔的通過率為100%，在摻加后可以提高溫拌瀝青混合料的均勻性及路用性能。

1 原材料性能測試與配合比設(shè)計(jì)

1.1 原材料性能測試

采用埃索70#A級基質(zhì)瀝青(表1)為主要原材料。采用的對比試驗(yàn)是選用巴陵石化SBS — 801型改性劑，其性能指標(biāo)如表2所示。通過正交試驗(yàn)與極差分析法，確定SBS — 801型改性劑最佳摻量為5.3%，然后采用高速變頻分散機(jī)對摻有SBS — 801型改性劑的基質(zhì)瀝青進(jìn)行高速剪切，剪切時(shí)間控制在30 min左右，剪切溫度控制在(145±5) ℃，剪切速率控制在5000 r/min，使其均勻分布在基質(zhì)瀝青中，從而得到SBS改性瀝青。

表1 埃索70#A級基質(zhì)瀝青性能測試結(jié)果類別針入度(25℃,100g,5s)/(0.1mm)軟化點(diǎn)/℃延度/cm10℃15℃溶解度(三氯乙烯)/%密度(25℃)/(g·cm-3)TFOT后質(zhì)量變化/%殘留針入度比/%殘留延度(15℃)/cm技術(shù)要求(1-3區(qū))A級60～80≥46≥15≥100≥99.5實(shí)測記錄±0.8≥61≥15埃索70#7550.3≥15≥10099.61.029-0.16929

表2 巴陵石化SBS—801型改性劑性能測試結(jié)果S/B比揮發(fā)份/%300%拉伸應(yīng)力/MPa拉伸強(qiáng)度/MPa扯斷伸長率/%扯斷永久變形/%邵氏硬度(A)主要應(yīng)用領(lǐng)域30/700.70≥2.2≥13.0≥620≤25≥80瀝青改性

1.2 配合比設(shè)計(jì)

本文采用AC — 13型級配,級配組成見表3。

表3 AC—13型級配組成表級配各篩孔(mm)的通過率/%13.29.54.752.361.180.60.30.150.075<0.075級配上限100856850382820158級配下限906838241510754級配中值9576.5533726.51913.5106合成級配96.279.752.232.92617.514.510.67.37.3

在確定最佳油石比時(shí)，在5.7%～6.9%的油石比范圍內(nèi)，以0.3%的油石比為間隔，調(diào)整出5個(gè)不同的油石比配方，通過采取《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中的馬歇爾試驗(yàn)方法，分別測得不同油石比時(shí)的毛體積密度、空隙率、穩(wěn)定度、流值、飽和度及間隙率，如圖1所示。然后根據(jù)規(guī)范中對各項(xiàng)指標(biāo)要求的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，確定同時(shí)滿足各項(xiàng)指標(biāo)要求的油石比范圍，并最終確定最佳油石比為6.4%，如圖2所示。

圖1 毛體積密度、空隙率、穩(wěn)定度、流值、飽和度、礦料間隙率與油石比的關(guān)系

圖2 指標(biāo)匯總圖

2 路用性能試驗(yàn)研究

2.1 壓實(shí)性試驗(yàn)

本文采用最佳油石比6.4%，分別對普通瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料在不同的試驗(yàn)條件下進(jìn)行GTM旋轉(zhuǎn)壓實(shí)剪切試驗(yàn)，并采用壓實(shí)至最終密度(即相鄰兩圈密度差小于0.016 g·cm-3)作為試驗(yàn)終點(diǎn)控制指標(biāo)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如圖3、圖4所示。

由圖3、圖4中試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，不論是普通瀝青混合料還是SBS改性瀝青混合料，在添加Advera○R溫拌劑后，混合料會變得更加容易壓實(shí)，同時(shí)拌合溫度區(qū)間范圍較寬，適宜于在較低溫度下施工，減少能源消耗，并有利于縮短施工期限。

2.2 高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)

本文分別采用馬歇爾試驗(yàn)、車轍試驗(yàn)、單軸貫入試驗(yàn)及三軸動態(tài)蠕變試驗(yàn)對SBS改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性能進(jìn)行了研究，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖3 不同試驗(yàn)條件下普通瀝青混合料GTM旋轉(zhuǎn)壓實(shí)曲線

圖4 不同試驗(yàn)條件下SBS改性瀝青混合料GTM旋轉(zhuǎn)壓實(shí)曲線

表4 SBS改性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性試驗(yàn)類別馬歇爾穩(wěn)定度/kN動穩(wěn)定度(60℃,0.7MPa)/(次·mm-1)規(guī)范要求≥8≥2800無溫拌劑,165℃成型11.44993加溫拌劑,135℃成型12.14482抗剪強(qiáng)度(單軸貫入法)/MPa壓縮模量(三軸壓縮蠕變試驗(yàn))/MPa實(shí)測實(shí)測1.0829891.012774

由表4中數(shù)據(jù)分析可知，在SBS改性瀝青混合料中添加Advera○R溫拌劑后，在降低30 ℃的條件下成型試件，對其高溫穩(wěn)定性影響較小，其與正常溫度下成型的SBS改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性相當(dāng)。

2.3 低溫抗裂性試驗(yàn)

本文采用低溫彎曲試驗(yàn)對SBS改性瀝青混合料的低溫抗裂性能進(jìn)行了研究，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 SBS改性瀝青混合料低溫抗裂性能試驗(yàn)樣品類型序號破壞時(shí)最大荷載/kN抗彎拉強(qiáng)度/MPa破壞時(shí)最大彎拉應(yīng)變破壞時(shí)彎曲勁度模量/MPa改性瀝青混合料,無溫拌劑擊實(shí)溫度165℃改性瀝青混合料,加溫拌劑成型溫度135℃11.2711.542436με496821.3311.262258με588031.3610.542014με476541.3011.062109με466851.2210.262044με539661.3811.372196με500971.2410.752245με428381.2510.872017με4599均值1.2910.952165με494610.989.792401με409821.4210.522269με477231.3711.792358με502941.1411.562247με499851.0911.382456με448261.4611.042321με462971.349.242238με498981.219.982199με4391均值1.2510.662311με4674

由表5中數(shù)據(jù)可知，在添加Advera○R溫拌劑后，瀝青混合料低溫性能有所降低，其中破壞時(shí)彎曲勁度模量下降約5.5%，降幅不大，且全部符合規(guī)范中低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變不小于2000的要求。

2.4 水穩(wěn)定性試驗(yàn)

本文采用水穩(wěn)定性試驗(yàn)對SBS改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性能進(jìn)行研究，試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

由表6中數(shù)據(jù)可知，在SBS改性瀝青混合料中添加Advera○R溫拌劑，并在降低30 ℃的溫度條件下成型試件，對其水穩(wěn)定性影響較小，其性能和正常溫度成型的SBS改性瀝青混合料差別較小。

表6 SBS改性瀝青混合料水穩(wěn)定性試驗(yàn)類別浸水殘留穩(wěn)定度/%凍融劈裂強(qiáng)度比/%肯塔堡浸水飛散試驗(yàn)/%規(guī)范要求≥85≥80≤20無溫拌劑,165℃成型89.691.814.3加溫拌劑,135℃成型90.789.915.1

2.5 疲勞試驗(yàn)

本文采用四點(diǎn)彎曲法對SBS改性瀝青混合料進(jìn)行疲勞性能研究，試驗(yàn)時(shí)采用歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN12697 — 10進(jìn)行瀝青混合料壓實(shí)成型，制成標(biāo)準(zhǔn)四點(diǎn)彎曲小梁試件，試驗(yàn)結(jié)果如表7所示。

表7 SBS改性瀝青混合料彎曲疲勞試驗(yàn)試件編號瀝青類型應(yīng)變模式疲勞次數(shù)疲勞次數(shù)均值1400με1394002400με125700無溫拌劑擊實(shí)溫度165℃1306503400με1356004400με1219005400με998006400με129400加溫拌劑,成型溫度135℃1086757400με1079008400με97600

由表7中數(shù)據(jù)可知，在SBS改性瀝青混合料中添加Advera○R溫拌劑后，瀝青混合料疲勞性能有所降低，疲勞破壞次數(shù)約為未添加時(shí)的83.2%，但總的疲勞次數(shù)仍大于10萬次，依舊處于較高抗疲勞水平，滿足疲勞性能要求。

3 結(jié)語

不論是在普通瀝青混合料中還是改性瀝青混合料中添加一定量的Advera○R溫拌劑，都可以有效降低混合料的拌合、壓實(shí)溫度，GTM旋轉(zhuǎn)壓實(shí)剪切試驗(yàn)結(jié)果表明，其降溫效果顯著，混合料更容易壓實(shí)，可拌合及施工的溫度區(qū)間范圍更寬，適宜于較低溫度施工，有利于延長施工期限，而其高溫性能與未添加前性能基本相當(dāng)，雖水穩(wěn)定性和低溫抗裂性有所降低，但降低幅度不大，且仍具有較好的疲勞性能。研究美國Advera○R外加劑在我國的應(yīng)用，以及開發(fā)國產(chǎn)合成沸石溫拌瀝青外加劑，不但可以推進(jìn)我國溫拌瀝青技術(shù)的發(fā)展，而且可以對進(jìn)口產(chǎn)品的國產(chǎn)化進(jìn)行探索，具有非常重要的意義。

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2016-11-07

范佳( 1983-) ，男，工程師，主要從事路橋設(shè)計(jì)。

1008-844X(2017)01-0042-03

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