■鄭 凌

(福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福州 350001)

evotherm溫拌瀝青混合料合理施工溫度淺析

■鄭 凌

(福建船政交通職業(yè)學(xué)院，福州 350001)

本文針對(duì)evotherm溫拌瀝青混合料對(duì)其配合比設(shè)計(jì)及合理施工溫度進(jìn)行基礎(chǔ)性研究，并為溫拌瀝青混合料的合理施工溫度提供一定的參考。

evotherm溫拌瀝青混合料 施工溫度 壓實(shí)特性

1 引言

目前，高速公路瀝青路面施工仍以熱拌瀝青技術(shù)為主。熱拌瀝青混合料由于在生產(chǎn)和鋪筑的過程中拌合溫度需要達(dá)到150℃～180℃，對(duì)環(huán)境污染重，能耗大，瀝青路面老化較嚴(yán)重，并且施工時(shí)間較短。溫拌瀝青混合料作為一種新型節(jié)能減排瀝青混合料，可以大大降低瀝青路面拌合和施工溫度，因此，有著廣闊的應(yīng)用前景。

截止到目前為止，世界上存在的溫拌瀝青混合料技術(shù)主要有三大類：泡沫瀝青溫拌技術(shù)(Foam WMA）、有機(jī)降粘劑法 (Wax WMA）、表面活性溫拌技術(shù)(Surfactant WMA）。本文所采用的是基于表面活性溫拌技術(shù)的evotherm溫拌技術(shù)。

2 基于表面活性溫拌技術(shù)的溫拌瀝青混合料技術(shù)

表面活性型技術(shù)路線是采用少量的表面活性添加劑、水與熱瀝青在拌合過程中共同作用，借助拌合的強(qiáng)大分散能力實(shí)現(xiàn)彼此交織。表面活性劑富集于殘留微量水喝瀝青的界面，三者共同作用，暫時(shí)性在膠結(jié)料內(nèi)部形成較為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性水膜。由于水膜潤(rùn)滑作用不收溫度影響，溫度下降時(shí)，水膜潤(rùn)滑作用能夠很大程度抵消瀝青黏度增大的作用，從而實(shí)現(xiàn)溫拌效果。

2.1 evotherm溫拌添加劑

Evotherm采用了化學(xué)外加劑和瀝青分散技術(shù)。它的化學(xué)外加劑包含了乳化劑、提高裹覆能力及混合料和易性、提高粘附力等多種作用的改性劑。這些改性劑分散在含有70%的瀝青的乳狀液中，形成了溫拌瀝青混合料。

拌和時(shí)，Evotherm化學(xué)表面活性劑和水膜形成獨(dú)特的顆粒分散在瀝青液體里面，化學(xué)劑的存在，降低了瀝青與水的界面張力，使微量的水分穩(wěn)定地存在于瀝青中，水膜起到潤(rùn)滑的作用，從而降低了瀝青的動(dòng)力粘度，增加了低溫下的和易性。當(dāng)受到碾壓時(shí)，水膜結(jié)構(gòu)受到破壞，此時(shí)水膜內(nèi)部微量的水分排除出去，此時(shí)化學(xué)添加劑分子向石料與瀝青界面轉(zhuǎn)移，起到抗剝落劑的效果，另外，瀝青性能不受到任何影響。

2.2 evotherm溫拌瀝青混合料制備

基于對(duì)Evotherm溫拌技術(shù)工作原理的分析可以知道，在混合料拌和過程中，Evotherm溫拌濃縮液必須首先與瀝青接觸，先在瀝青膠結(jié)料內(nèi)部形成結(jié)構(gòu)性水膜潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，以此來提高混合料在低溫下的工作性能。因此，通常來說，室內(nèi)試驗(yàn)中添加溫拌濃縮液的流程如下：(1）用拌鏟將干拌均勻的石料拉成斜面，露出拌鍋底部，同時(shí)將瀝青倒入拌鍋底部；(2）攪拌槳下降，降到正好可以將燒杯探入的位置，將添加劑倒在瀝青面上，盡量避免倒在石料上；(3）繼續(xù)下降攪拌槳并開始拌和，后續(xù)流程同熱拌瀝青混合料。

3 混合料配合比設(shè)計(jì)

3.1 原材料

粗集料采用石灰?guī)r，細(xì)集料為石灰?guī)r機(jī)制砂，填料為石灰?guī)r經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，基質(zhì)瀝青為70號(hào)石油瀝青，經(jīng)試驗(yàn)檢查所采用的集料和瀝青均滿足相關(guān)技術(shù)要求。

3.2 混合料級(jí)配組成

溫拌及基質(zhì)瀝青混合料均采用同一級(jí)配。級(jí)配類型為AC-13型密級(jí)配，關(guān)鍵篩孔2.36mm的通過率滿足規(guī)范要求。溫拌瀝青混合料的拌合溫度為130℃，基質(zhì)瀝青混合料的拌合溫度為155℃，混合料級(jí)配組成見表1。溫拌劑與瀝青比例采用實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)摻量10∶90。由馬歇爾設(shè)計(jì)法得到該級(jí)配的最佳油石比為5.0。

4 拌合溫度對(duì)溫拌瀝青混合料體積參數(shù)的影響

根據(jù)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTG F40-2004）和MEAD WESTVACO投資有限公司上海特殊化學(xué)產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)中心頒布的技術(shù)手冊(cè) 《Evotherm益路TM溫拌工程項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施與應(yīng)用》，對(duì)AC-13級(jí)配溫拌瀝青混合料按表2所示的溫度范圍，開展馬歇爾試驗(yàn)和GTM旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試驗(yàn)；并以體積參數(shù)作為控制指標(biāo)，進(jìn)而確定溫拌瀝青混合料的合理施工溫度。

表1 混合料級(jí)配設(shè)計(jì)

表2 試驗(yàn)采用溫度

采用馬歇爾擊實(shí)法和GTM旋轉(zhuǎn)剪切壓實(shí)方法，成型試件，并計(jì)算成型試件的空隙率等體積參數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 不同溫度下溫拌瀝青混合料試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，圖1繪出了70號(hào)普通瀝青混合料在不同成型溫度下孔隙率的變化曲線，圖2繪出了不同成型溫度下兩者毛體積相對(duì)密度的變化曲線。從圖1和圖2可見，隨著試驗(yàn)溫度的變化，溫拌瀝青混合料在不同的成型方式下有著相似的變化規(guī)律。總的來說，在試驗(yàn)的溫度區(qū)間內(nèi)，隨著成型溫度的升高，毛體積相對(duì)密度呈現(xiàn)逐漸增大，孔隙率呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)，且有顯著拐點(diǎn)存在；即便此時(shí)提高試驗(yàn)溫度，不論是試件的孔隙率還是相對(duì)密度，其變化也均趨于平緩，呈現(xiàn)出較穩(wěn)定狀態(tài)。從圖1和圖2中可以看出，對(duì)于溫拌瀝青混合料，采用馬歇爾擊實(shí)法成型時(shí)的拐點(diǎn)為115℃，采用GTM法成型時(shí)的拐點(diǎn)為105℃。可見，對(duì)于溫拌瀝青混合料，使用GTM方法時(shí)溫拌瀝青的拌合和成型可采用的溫度范圍大于使用馬歇爾擊實(shí)法成型時(shí)，說明GTM方法更適用于溫拌瀝青混合料的成型。

圖1 不同成型溫度下孔隙率的變化

圖2 不同成型溫度下毛體積相對(duì)密度的變化

結(jié)合相關(guān)技術(shù)規(guī)定來看，若為夏季氣溫相對(duì)較高區(qū)域，則運(yùn)用于一級(jí)公路以及重載高速表面的瀝青混合料，需確保馬歇爾成型試件對(duì)應(yīng)的孔隙率范圍處于4%到6%之間；結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)、施工成果來看，GTM旋轉(zhuǎn)成型試件的這一數(shù)值需保持在2%到3.5%，選取極限值6%以及3.5%作為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)不同膠結(jié)料之下，溫拌瀝青混合料在不同方式下的拌合及成型極限溫度進(jìn)行判斷。結(jié)合表4所列的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出，就溫拌普通瀝青混合料而言，若其成型、拌合的溫度分別達(dá)到110℃以及120℃，則此時(shí)馬歇爾成型試件已出現(xiàn)超過6%的孔隙率；若上述溫度達(dá)到100℃以及110℃時(shí)，則此時(shí)GTM旋轉(zhuǎn)剪切成型試件，其空隙率也已超過極限值；就溫拌SBS改性瀝青混合料來說，若上述溫度達(dá)到125℃以及135℃時(shí)，則此時(shí)馬歇爾成型試件已具有超過6%的孔隙率；若達(dá)到115℃時(shí)，則此時(shí)GTM旋轉(zhuǎn)剪切成型試件，其空隙率也已超過極限值。

5 結(jié)論

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提出溫拌瀝青混合料在馬歇爾成型方式及GTM成型方式下的拌合成型溫度建議，分別如表4和表5所示。

表4 溫拌瀝青混合料在馬歇爾成型方式下的拌合成型溫度建議

表5 溫拌瀝青混合料在GTM成型方式下的拌合成型溫度建議

[1]中華人民共和國交通部.JTG F40-2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[2]中華人民共和國交通部.JTG E20-2011,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：人民交通出版社，2011.

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