温拌聚合物改性沥青混合料性能研究

李明忠 刘招爱

云南阳光道桥股份有限公司 云南昆明 650000

1 概要

随着交通量越来越大，公路建设任务越来越繁重，沥青混凝土材料的使用也越来越多。不同气候条件、行车环境，对道路工程材料的要求也有相应的要求。我国聚合物改性沥青（SBS改性沥青）常用于高原山区、大陆性极端气候地区公路建设。由于不同气候条件下，道路服役状况的不同，随着车流量的增大，行车荷载的增加，道路材料要求越来越严格，建设成本越来越高。聚合物改性沥青混凝土服役温度间域宽，可提高路面使用性能，降低道路养护成本[1]。随着沥青混凝土路用性能的提高，有必要考虑沥青混合料生产时较低的出料率和高能耗。温拌沥青混凝土是一种完全符合现代要求的材料，是一种节约能源和环境友好的材料[2]。目前，基于聚合物改性温拌沥青混凝土的温拌剂研究较少。本研究旨在探讨温拌剂TA对聚合物改性沥青混合料路用性能的影响，寻找降低聚合物沥青混合料拌和温度的方法。

2 材料和方法

本研究使用了以下材料：石灰岩粗集料2#料（9.5mm-19mm）、3#料（4.75mm-9.5mm）、4#料（2.36mm-4.75mm）、细集料5#料（0mm-2.36mm）及石灰岩磨制的矿粉（0mm-0.6mm）；SBS（I-D）改性沥青；道路油沥青TA温拌剂，推荐掺量在沥青质量的0.1%到0.8%之间变化。根据以往研究，本研究温拌剂的掺量为沥青质量的0.4%]。为了评价改性沥青和混合料性能，试验方法参照《沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）。为了研究温拌剂对混合料压实功的影响，采用掺配温拌剂的改性沥青混合料进行试验。根据沥青混合料旋转压实试件制作方法（SGC方法）对沥青混合料获得相同毛体积密度进行相应压实转数对比，并对各样品的力学性能进行验证[3]。

3 研究内容

为了研究TA温拌剂对改性沥青性能的影响，对添加温拌剂后改性沥青进行性能测试，并将其与改性沥青技术指标进行比较。

表1表明，使用TA后，SBS改性沥青在5℃下延度提高了22.5%，从31cm达到了38cm。根据针入度，由于改性沥青被温拌剂稀释，针入度变化不大。添加温拌剂后改性沥青的软化点、弹性回复基本不变。温拌剂对SBS改性沥青与石灰岩的抗剥落性能有积极作用，能提高相应沥青混合料的抗水损害性能。通过温拌剂对沥青混凝土压实情况和多项物理力学性能的影响，评价了温拌剂的使用效率。沥青混凝土只有在适当压实后，才具备必要的路用性能。旋转压实仪允许根据沥青混凝土混合料的毛体积密度所需的转数来研究沥青混凝土混合料的压实效果。通过对比不添加温拌剂沥青混合料在165℃下进行拌和、压实；添加温拌剂165℃下拌和并在155℃、130℃和120℃下压实（分别为1号、2号和3号混合料）后的样品旋转压实次数，研究包括一系列关于沥青混合料的试验，结果如图1所示[4-5]。

表1 各沥青试样检测结果

图1 混合料不同温度压实次数对比图

沥青混合料在压实过程中收集的数据表明，混合料的流动性增加，达到设计空隙率时，旋转压实仪的转动次数减少。例如，为了确保混合料相同的毛体积密度，1号添加温拌剂改性沥青混合料比在相同温度下压实的控制混合料少37.6%。与对照混合料相比，2号和3号沥青混合料的旋转数分别减少了24.6%和18%。温拌剂减少了所需的旋转次数，以确保达到相同毛体积密度[6-8]。已有研究证明，添加剂可显著降低沥青的粘度，因此沥青混合料更容易拌合和压实。同时，沥青混凝土在服役状况下，粘度增大，耐久性提高，使沥青混凝土强度更高，抗车辙能力更强。更少的转数也意味着使用压路机来压实沥青混凝土的次数可以减少，燃料和道路建设成本降低。在不同压实温度下，掺配温拌剂聚合物沥青混合料的性能试验结果见表2。

表2 沥青混合料性能检测结果

表2表明，温拌剂可在不影响聚合物沥青混凝土性能的情况下降低聚合物沥青混凝土的拌合温度；此外，抗水害性能、耐久性能都得到了改善。

4 结语

添加温拌剂TA可以使聚合物改性沥青混凝土的压实温度降低了30℃，且其性能指示满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）的要求。聚合物沥青混凝土中的温拌剂可以增加混合料的输送距离、施工季节的持续时间、减少生产能量损失以及对环境的负面影响，并确保路面的长期使用寿命。