总第２８３期 ２０１７年第４期 交通科技 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＳｅｒｉａＩ Ｎｏ．２８３ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１７ 成型温度及温拌剂对沥青混合料性能影响研究 李 锋 （海南路桥工程有限公司 三亚 ５７２０００） 摘要 为了确定温拌沥青混合料合适的温拌剂添加方案，采用室内强度试验，以动稳定度、抗弯 拉强度和ＴＳＲ为评价指标，对比研究了成型温度为１１５，１２５，１３５℃条件下沸石粉、无钴变色硅 胶、ｓａｓｏｂｉｔ温拌剂和合成沸石４种温拌剂对沥青混合料的拌和性能。结果表明，成型温度在１２５～ １３５℃的０．４ 含量ｓ剂和不低于１３５℃的０．４ 含量合成沸石沥青混合料，均能够同时满足高 温、低温稳定性和冻融劈裂强度比。 关键词 路面工程 成型温度 添加剂 拌和性能 对比研究 沥青路面在国内道路建设过程中应用比较广 泛，沥青路面的施工中，需要将沥青与集料进行充 分拌和，拌和均匀才能有利于混合料的摊铺。热拌 沥青混合料在拌和之前需要将集料加热到１６０℃ 以上，沥青加热到１５０℃左右，才能进行拌和。冷 １试验方案及原材料技术指标 １．１试验组织方案 本研究通过Ｍａｒｓｈａｌｌ成型试件来模拟工程 中沥青混合料的拌和和摊铺。试验中采用９Ｏ号 Ａ级道路石油沥青，Ｍａｒｓｈａｌｌ试件成型温度分别 为１１５，１２５，１３５℃来模拟温拌沥青混合料在施工 拌沥青混合料大都用于沥青路面的修补，很少用 于新沥青路面的摊铺。温拌沥青混合料无需加热 到１６Ｏ℃以上，一般要比热拌沥青混合料低３Ｏ～ 现场摊铺的温度。温拌剂采用国内常见的沸石粉 ４０℃。从环保和资源方面考虑，这样加热设备就 会节省很多能源。不仅如此，温拌沥青混合料在 沥青与集料相互拌和时不会产生刺激性气体和浓 厚的烟雾颗粒，减少了对环境的危害。 （天然沸石）、无钴变色硅胶、ｓａｓｏｂｉｔ温拌剂（以下 简称Ｓ剂）和合成沸石，温拌剂剂量为温拌剂与沥 青的质量比。根据工程经验，本试验均采用 ０．４ 。通过对比研究不同温度条件下成型的各 温拌剂是基于提高沥青与集料之间的拌和效 果而研发的一种添加剂。温拌剂中含有一定量的 结合水，在拌和过程中温拌剂中的水分释放出来， 种温拌剂混合料马歇尔试件的性能，以动稳定度、 弯拉应变和劈裂强度为评价指标，研究成型温度 和４种不同温拌剂对试件的性能影响。试验方案 见图１。 无添加剂 在拌和的同时降低了沥青与集料的粘结性能，使 得混合料的拌和更加均匀，因此，成型试件的性能 会更加优良。目前，国内许多学者 。 研制出了多 ｌＨ ＝＝＝＝；：＝ ＋０，４％沸石粉 种沥青混合料温拌剂，温拌剂的使用在国内道路 建设中非常广泛。在添加温拌剂的同时，混合料 的拌和成型温度和种类对试件的性能影响不可忽 视＿４ ］。本课题选取了国内常见的４种温拌剂，沸 石粉（天然沸石）、无钴变色硅胶、ｓａｓｏｂｉｔ温拌 Ｈ ＋０ｌ ４％Ｓ剂 ＝＝＝＝＝＝＝ ＋Ｏ ４％合成沸粉 图１试验方案流程图 １．２原材料技术指标 １）室内试验检测所使用的沥青物理性能规 格，见表１。 剂［６ 和合成沸石，研究在３种不同成型温度下，其 对成型试件的性能影响。 收稿日期：２０１７－０３—２５ ２０１７年第４期 李 锋：成型温度及温拌剂对沥青混合料性能影响研究 表１道路石油沥青检测结果表 ２）温拌剂。温拌剂指标见表２。 表２温拌剂指标表 ３）集料和矿粉。常规指标检测结果见表３。 表３集料与矿粉常规指标检测结果 ２试验结果及分析 ２．１ 高温性能 为测试３种温度下的成型试件在４种温拌剂 作用下的高温性能，本试验采用车辙试验来测定 每种成型试件的变形和动稳定度，混合料拌和温 度为１７５℃，试件成型时不得低于１６０℃。其试 验结果见表４，图２、图３。 表４车辙试验检测结果 ｌ 趟 似 需 ｌ１５ １２５ １３５ １５０ ｌ１５ １２５ １３５ １５ｏ 试件成型温度／＇Ｃ 试件成型温度／＇Ｃ 图２动稳定度与成型温度的关系 图３形变与成型温度的关系 由表４、图２和图３可见，在４组沥青混合料 类型中，随着沥青混合量试件成型温度的提升，试 加剂中的水分释放出来，在拌和的同时降低了沥 青与集料的粘结性能，使得混合料的拌和更加均 件的空隙率有所降低，变形减小，动稳定度增加， 这是因为在加入温拌剂以后，温度提高有助于添 匀，因此成型试件的性能会更加优良。其中最为 优良的是加入０．４ Ｓ剂，且成型温度为１３５℃的 １３Ｏ 李锋：成型温度及温拌剂对沥青混合料性能影响研究 ２０１７年第４期 车辙试件，其稳定度为４组试件的最大值，且变形 达到最小，性能表现最优，说明Ｓ剂的温拌性能优 于其他３种温拌剂。其次是１３５℃成型试件的合 ２．２低温性能 为测试３种温度下的成型试件在４种温拌剂 作用下的低温性能。本试验采用低温弯曲梁试 验，采用三分点加载，应力比采用０．４。试件成型 碾压时，碾压轮的温度需加热到１００。Ｃ进行。测 成沸石，车辙试件的动稳定度和变形性能仅次于 Ｓ剂。虽然沸石粉和无钴变色硅胶的变形随着温 度的提升有所降低，但两者的动稳定度均不满足 规范≥８００次／ｒａｍ的要求。因此沸石粉和无钴 变色硅胶对动稳定度的影响较小。 定每种成型试件的弯拉强度和弯拉应变，试验结 果见表５，图４、图５所示。 表５低温弯曲梁试验检测结果 圆０ ４％沸石粉 拉强度达到最大值，此时沥青混合料的性能达到 最优。要使得低温弯曲梁成型试件的低温稳定性 Ｏ ４％无钴变色硅胶 ０ ４％ｓ剂 重 嚼 目０ ４％合成沸石 虹皿道路石油沥青 达到要求，则抗弯拉强度不得小于９ ＭＰａ。此时 ０．４ 沸石粉沥青混合料的成型温度不得低于 １３５℃，０．４ Ｓ剂沥青混合料的成型温度不得低 于ｌｌ５℃，０．４ ９／６合成沸石沥青 昆合料的成型温度 不得低于１２５℃，才能满足低温稳定性。其中 ０．４ 无钴变色硅胶沥青混合料不能够满足低温 稳定性。 ２．３水稳定性 ４ ０００ ｒ隧囟Ｏ．４％沸石粉 ３ ５００｝ ｝ ０ ４％无钻变色硅胶 为测试３种温度下的Ｍａｒｓｈａｌｌ成型试件在 ４种添加剂作用下的水稳定性能，采用冻融劈裂试 验来检测各成型试件的性能，混合料拌和时温度不 得低于１７５℃，试件成型时温度不得低于１４０℃。 结果见表６、图６。 由表６和图６中可见，随着Ｍａｒｓｈａｌｌ成型试 ０ ４９６ Ｓ剂 蠢 件温度的提升，试件的冻融劈裂强度比增加，最大 弯拉应变有所升高。说明成型温度的增加在一定 程度上会提高沥青混合料的性能。０．４ 沸石粉 沥青混合料的成型温度不得低于１３５℃，０．４ Ｓ剂沥青｝昆合料的成型温度不得低于１２５。Ｃ， ０．４Ｇ合成沸石沥青混合料的成型温度不得低于 １３５℃，才能满足规范［７ 中冻融劈裂强度≥７５ 的要求。其中０．４ 元钴变色硅胶沥青混合料不 能够满足水稳定性。 表６冻融劈裂试验检测结果 ２０１７年第４期 李锋：成型温度及温拌剂对沥青混合料性能影响研究 １３１ 合成沸石沥青混合料比 Ｓ剂略高，其拌和效果仅 《丑 嚼 锺始 次于Ｓ剂。 ∞ ∞ ∞ ∞ 加 ０ ４）成型温度在１３５℃的０．４ 沸石粉沥青混 合料，其高温稳定性不满足规范要求。０．４ 无钴 变色硅胶沥青混合料所测３个指标均不满足要 求。建议在工程应用中，不使用沸石粉和无钴变 色硅胶作为沥青混合料温拌剂。 １１５ １２５ １３５ ｌ５Ｏ 试件成型温度／℃ 图６ ＴＲＳ与成型温度的关系 参考文献 ３ 结论 ［１］ 杨树人．温拌添加剂对沥青和沥青混合料性能的影 响Ｉ－Ｄ］．重庆：重庆交通大学，２００８． ［２３ 秦永春，黄颂昌，徐剑，等．温拌沥青混合料技术及 最新研究［Ｊ］．石油沥青，２００６，２０（４）：１８—２１． Ｅ３］ 李自明，李桂军，冯润，等．温拌沥青混合料的应用 １）随着沥青混合料成型温度的提高，均能够 提高４种不同温拌剂沥青混合料试件的拌和效 果，说明成型温度的提高有助于改善沥青混合料 的拌和性能。 ２）成型温度在１２５～１３５℃的０．４ ｓ剂沥 技术研究ＥＪ］．北京公路，２００９（５）：１３—２１． Ｅ４］ 吴乃明．温拌剂种类对沥青混合料性能影响的研究 ［Ｊ］．哈尔滨：东北林业大学，２０１３． 青混合料，能够同时满足沥青混合料的高温、低温 稳定性和冻融劈裂强度比，建议在工程应用中采 用此方案来提高沥青混合料的拌和效果。 ３）成型温度不低于１３５℃的０．４％合成沸石 沥青混合料，能够同时满足本研究所测试的３个 ［５］ 顾晓燕，成志强．基于表面自由能理论的沥青优选 原则及方法［Ｊ］．武汉理工大学学报（交通科学与工 程版），２０１７，４１（２）：２５８—２６２． ｏｂｉｔ温拌改性沥青及其混合料性能研究 ［６３ 王玲．ｓａｓ［Ｄ］．南京：南京理工大学，２０１３． ＥＴ］ 公路工程沥青及沥青混合料试验规程：ＪＴＧ Ｅ２０— ２０１１Ｅｓ］．北京：人民交通出版社，２０１１． 沥青混合料的性能指标。对于成型温度的要求， Ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ Ｗａｒｍ Ｍｉｘ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｍｉｘｔｕｒｅ ＬＩ Ｆｅｎｇ （Ｈａｉｎａｎ Ｒｏａｄ ８Ｌ Ｂｒｉｄｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓａｎｙａ ５７２０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗａｒｍ ｍｉｘ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｘｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ＴＳＲ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｎｄｏｏｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ ｍｉｘｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｚｅｏｌｉｔｅ ｐｏｗｄｅｒ，ｃｏｂａｌｔ—ｆｒｅｅ ｄｉｓｃｏｌｏｒａｔｉｏｎ ｓｉｌｉｃａ ｇｅｌ，ｓａｓｏｂｉｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｉｘｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｚｅｏｌｉｔｅ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｍｏｌｄ— ｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｌ １ ５，１ ２５ ａｎｄ １ ３５℃．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ０．４ Ｓ－ａｇｅｎｔ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ａ ｍｏｌｄｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ １２５～１３５℃ａｎｄ ０．４ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｚｅｏｌｉｔｅ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｎｏｔ ｌｏｗｅｒ ｔｈａｎ １ ３５℃ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ。ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｆｒｅｅｚｅ—ｔｈａｗ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｒａ— ｔｉｏ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ．Ｉｔ ｉｓ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ｔｏ ｕｓｅ ｔｈｉｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐａｖｅｍｅｎｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｍｏｌｄｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ａｄｄｉｔｉｏｎ ａｇｅｎｔ；ｍｉｘｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｃｏｍｐａｒａ— ｔｉｖｅ ｓｔｕｄｙ
