馮秀亮

（山西路橋第八工程有限公司，山西 運(yùn)城 044000）

1 原材料與溫拌瀝青設(shè)計(jì)

溫拌瀝青對節(jié)能減排具有重要意義，國內(nèi)學(xué)者對其進(jìn)行了較多研究［1-3］。

1.1 原材料準(zhǔn)備

試驗(yàn)使用AH-70#基質(zhì)瀝青，其各項(xiàng)性能指標(biāo)見表1。

表1 基質(zhì)瀝青相關(guān)技術(shù)指標(biāo)

對于礦料的選擇為閃長巖得到的天然碎石（25.6%碎石（4～8 mm）、28.4%碎石（8～16 mm）、25.6%細(xì)砂（0～4 mm）、7.6%天然砂（0～4 mm）、7.6%填料與5.2%的50～70 mm 針入度的初膠結(jié)料組成。

溫拌劑采用合成蠟、較軟的合成蠟與沸石，制作WMA 混合物。合成蠟與沸石的相關(guān)技術(shù)性質(zhì)見表2。

表2 合成蠟溫拌劑相關(guān)技術(shù)性質(zhì)指標(biāo)

表3 較軟合成蠟溫拌劑相關(guān)技術(shù)技術(shù)性質(zhì)指標(biāo)

表4 沸石溫拌劑相關(guān)技術(shù)性質(zhì)指標(biāo)

試驗(yàn)采用兩種合成蠟，較軟的合成蠟與第一種合成蠟溫拌劑相比其融化溫度約為85 ℃，而第一種大約為115 ℃。沸石作為溫拌劑是由于沸石所含結(jié)晶水在熱瀝青中持續(xù)蒸發(fā)或沸騰產(chǎn)生微發(fā)泡的功能來實(shí)現(xiàn)瀝青混合料的溫拌，這種微小泡沫會使分子空隙更小并起到潤滑劑的作用，同時具有較好的裹附集料能力，從而改善混合料的施工和易性及壓實(shí)特性，進(jìn)而達(dá)到溫拌效果。

2 試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

試驗(yàn)樣品為基質(zhì)瀝青，添加3%合成蠟、1.5%合成蠟、1.5%合成軟蠟、0.3%的沸石瀝青混合料。所有樣品都采用相同的混合設(shè)計(jì)，只是添加劑不同。而添加劑的百分比參考供應(yīng)商建議。對所有樣品測定其滲水系數(shù)、水穩(wěn)定性、高溫流變性能以及低溫抗裂性能。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 滲水系數(shù)

不同瀝青混合物的滲水系數(shù)值見圖1。

圖1 不同瀝青混合物的滲水系數(shù)值

從圖1 可以看出，在基質(zhì)瀝青中加入外加劑對瀝青混合料滲水系數(shù)的影響具有很大差異。（1）當(dāng)向?yàn)r青混合料中加入3%的合成蠟時，對滲透指數(shù)提升明顯，達(dá)到了2.6；當(dāng)減少合成蠟的摻量時，滲水系數(shù)下降幅度也較為直觀，說明合成蠟對瀝青混合料的滲透指數(shù)影響較大。（2）加入1.5%合成軟蠟時，則是降低瀝青混合料的滲水系數(shù)，說明加入外加劑降低瀝青混合料的拌合溫度，而熔點(diǎn)較低的合成軟蠟受溫度影響明顯，在混合料中以溶膠狀態(tài)存在，增加了混合料的致密性，導(dǎo)致瀝青混合料的滲水系數(shù)降低。（3）加入沸石也會減小瀝青混合料的滲透指數(shù)?？傮w來說，合成軟蠟與沸石的加入對瀝青混合料的滲水系數(shù)影響較小，而合成蠟對瀝青混合料的滲水系數(shù)影響較大。

3.2 水穩(wěn)定性

通過試驗(yàn)得到了加入不同添加劑的瀝青混合料的水穩(wěn)定性，其TSR 值見圖2。

圖2 不同瀝青混合料的TSR 值

從圖2 可以看出：（1）不同添加劑的加入并沒有使瀝青混合料的水穩(wěn)定性發(fā)生太大變化，其中加入1.5%的合成軟蠟其瀝青混合料的水穩(wěn)定性最好。（2）所有添加劑加入后都比HMA 的水穩(wěn)定性好，即加入溫拌劑后的瀝青混合料普遍比熱拌瀝青的水穩(wěn)定性表現(xiàn)優(yōu)異，因?yàn)檩^低的拌合溫度使瀝青在較低的溫度下壓實(shí)，從而其穩(wěn)定性表現(xiàn)更好，其水穩(wěn)定性也更好，說明在水穩(wěn)定性方面，溫拌瀝青完全可以替代熱拌瀝青。

3.3 高溫穩(wěn)定性

加入不同溫拌劑的瀝青混合料抗車轍性能試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 加入不同溫拌劑后的溫拌瀝青動穩(wěn)定度

從圖3 可以看出：（1）加入溫拌劑后，四種測試樣本的動穩(wěn)定度都有所提高，其中加入3%合成蠟樣品的動穩(wěn)定度提升幅度最大，加入沸石的樣品動穩(wěn)定提升較小。應(yīng)該是由于合成蠟的晶體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在與瀝青混合料混合后，增加其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減小了結(jié)構(gòu)的整體流動度，所以增強(qiáng)了其高溫穩(wěn)定性。（2）比較加入3%的瀝青混合料與加入1.5%的瀝青混合料可以看出，適當(dāng)增加合成蠟溫拌劑的投入比例也能夠提高溫拌瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。（3）比較合成蠟與合成軟蠟兩者之間的動穩(wěn)定度可以看出，合成蠟對于提高高溫穩(wěn)定性的效果要優(yōu)于合成軟蠟，主要原因可能是合成軟蠟的熔點(diǎn)低于合成蠟，在高溫的情況下其過早融化，相較于合成蠟而言流動性增強(qiáng)，動穩(wěn)定度相對降低。

3.4 低溫抗裂性

彎曲小梁破壞試驗(yàn)以及彎曲蠕變試驗(yàn)，結(jié)果見圖4。

圖4 不同溫拌劑溫拌瀝青與最大拉應(yīng)變、勁度模量的關(guān)系

通過圖4 可以看出：（1）添加溫拌劑后的瀝青混合料試件的最大拉應(yīng)變都有所減小，特別是加入合成蠟的情況，最大拉應(yīng)變減小幅度較大，而加入沸石溫拌劑后對瀝青混合料的低溫抗裂性能影響較小。（2）減小合成蠟的投入比例，其對瀝青混合料的低溫性能影響也越小。而相較于合成蠟，合成軟蠟的加入對瀝青混合料低溫性能的影響介于沸石與合成蠟之間。（3）反觀勁度模量，適當(dāng)?shù)奶砑臃惺瘻匕鑴┠軌蛱岣邽r青混合料的勁度模量，而合成蠟的加入則恰恰相反?？梢酝茰y，由于在低溫條件下，瀝青混合料的柔性將會由瀝青中的極性分子和含有環(huán)狀基團(tuán)與直鏈的含量、種類以及他們的自由度來控制，所以加入合成蠟溫拌劑對瀝青混合料的低溫性能并沒有太大改善，并且由于其中含有具有支鏈的異烷烴，含量過多會對瀝青的低溫性能造成不好的影響，使其具有一定的脆性。（4）沸石溫拌劑的加入會使瀝青在拌和中體積膨脹，在水中產(chǎn)生細(xì)微的噴霧，因此，加入沸石的溫拌瀝青在低溫性能方面要優(yōu)于加入合成蠟的瀝青。

4 結(jié)語

（1）合成軟蠟與沸石的加入會減小瀝青混合料的滲水系數(shù)，且影響較小，而合成蠟的加入能夠明顯地提高瀝青混合料滲水系數(shù)。（2）幾種溫拌劑的加入對瀝青的水穩(wěn)定性影響有限，但相較于熱拌瀝青而言，溫拌劑的加入使瀝青的水穩(wěn)定性都有提升，說明溫拌瀝青在水穩(wěn)定性方面能夠替代熱拌瀝青。（3）摻量為3%合成蠟的瀝青混合料在高溫穩(wěn)定性方面表現(xiàn)最好，由于其熔點(diǎn)較高，且為網(wǎng)狀晶體結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了瀝青混合料的整體結(jié)構(gòu)性，所以也增強(qiáng)了其高溫穩(wěn)定性。（4）在低溫抗裂性方面，加入溫拌劑都會對低溫性能產(chǎn)生不利影響，特別是合成蠟的加入，由于其含有支鏈的異烷烴，會增加混合料的脆性，而相較而言，加入沸石與合成軟蠟的影響要小很多。（5）在實(shí)際工程中對溫拌劑的選擇需要視具體的外部環(huán)境情況特別是氣候條件而定，從而達(dá)到性能、環(huán)保、成本最佳選擇。