| 标题 | 温拌橡胶沥青混合料压实特性研究 |
| 范文 | 亢炜 金娟 摘 要：在添加不同掺量Sasobit温拌剂的条件下，对温拌和热拌橡胶沥青进行性能指标对比分析，得出Sasobit温拌剂的最优添加量；在其最优添加量下对温拌和热拌橡胶沥青混合料的物理力学指标进行对比分析，确定了温拌橡胶沥青混合料的最佳拌和压实温度，并对该温度下的温拌和热拌橡胶沥青混合料进行了路用性能分析。结果表明：加入Sasobit温拌剂后，橡胶沥青和橡胶沥青混合料的高温稳定性能得到显著提高，而低温性能有一定程度的降低。 关键词：温拌橡胶沥青混合料；Sasobit温拌剂；拌和压实温度；路用性能 中图分类号：U214.7 文献标志码：B Research on Compaction Properties of Warm Mix Rubberized Asphalt KANG Wei1，JIN Juan2 （1. School of Construction Machinery， Changan University， Xian 710064， Shaanxi， China； 2. Shaanxi Railway Institute，Weinan 714099， Shaanxi， China） Abstract： Mixed with different amounts of Sasobit， the warm mix rubberized asphalt was compared with hot mix asphalt on performance indices， and the optimal mixing amount of Sasobit was determined. Mechanical characteristics of warm mix rubberized asphalt with optimal amount of Sasobit were studied， based on which the optimal temperature for mixing and compaction was determined. The pavement performance of the warm mix rubberized asphalt at its optimal temperature was studied， and the results show that Sasobit improves the hightemperature stability of the warm mix rubberized asphalt， while the lowtemperature performance drops a little bit. Key words： warm mix rubberized asphalt； Sasobit； mixing and compaction temperature； pavement performance 0 引 言 近年来，橡胶沥青混凝土路面以其优越的路用性能得到了越来越多的应用[12]。然而，橡胶沥青混合料在低温下过于粘稠，因此，生产施工时一般采用热拌将沥青加热到180 ℃左右，矿料加热到190 ℃～220 ℃，拌和后的混合料出场温度不低于180 ℃，摊铺和碾压温度不低于170 ℃[34]。如此高的温度导致混合料在施工过程中排放大量的CO2、CO、SO2和NOx等气体和粉尘，影响周围环境，损害施工人员的身体健康；在沥青混合料生产中消耗更多的能量；同时也会导致沥青胶结料的老化，影响橡胶沥青混合料的长期使用性能[56]。 WMA技术可以提髙橡胶沥青混合料的施工性，使混合料在相对较低的温度下可进行拌和、摊铺与压实，即可以吸收冷拌低碳环保的优点，又能满足与HMA相同的路用性能[78]。因此采用WMA技术代替传统的HWA技术，可以有效地改善上述情况。 1 原材料和温拌橡胶沥青制备 1.1 原材料 原材料采用新加坡壳牌A90#基质沥青，西安中轩橡胶粉厂生产的30目橡胶粉，南非Sasol Wax公司生产的Sasobit温拌剂，集料采用玄武岩。橡胶沥青级配见表1。 1.2 温拌橡胶沥青的制备 本文采用2种温拌剂掺量进行温拌橡胶沥青的制备，分别对其性能进行对比，从而选择最佳制备方案。方案1是添加橡胶沥青质量2%的温拌剂，方案2是添加橡胶沥青质量3%的温拌剂。 温拌橡胶沥青试件的制作方法为：先将1桶基质沥青放入烘箱中加热到120 ℃左右后取出，另取1个空桶置于计量称上清零，将加热好的基质沥青倒入桶内，并记录基质沥青质量；之后将称好的基质沥青放入加热罩内加热搅拌，当基质沥青温度达到180 ℃时，均匀倒入基质沥青质量21%的胶粉；之后使橡胶沥青在180 ℃的恒温状态下发育45 min；最后均匀的加入温拌剂，180 ℃恒温发育30 min即可。 2 温拌橡胶沥青性能对比 添加温拌剂前、后，不同温拌剂掺量的温拌橡胶沥青性能对比见表2。 （1）无论添加掺量为2%还是3%的温拌剂，相对于普通橡胶沥青，温拌橡胶沥青旋转粘度都有显著的降低。这说明温拌剂的加入使橡胶沥青施工和易性提高，2种方案都有利于橡胶沥青混合料的拌和、摊铺及压实，能提高沥青面层的压实度。 （2）随着Sasobit温拌剂掺量的增加，温拌橡胶沥青软化点逐渐升高，在掺量较大的情况下软化点超过80 ℃，这对提高沥青路面抗车辙性能，即橡胶沥青的高温性能是十分有利的。 （3）在添加Sasobit温拌剂之后，温拌橡胶沥青的针入度有所减小，这说明其高温稳定性得到了改善。随着温拌剂掺量的增加，温拌橡胶沥青针入度逐渐减小，但变化率并不十分明显。 （4）随着Sasobit温拌剂掺量的增加，温拌橡胶沥青的弹性恢复并没有显著的变化，说明Sasobit温拌剂对于橡胶沥青的弹性恢复没有明显的作用。 （5）随着Sasobit温拌剂掺量的增加，温拌橡胶沥青的延度逐渐减小，说明温拌剂的加入对于橡胶沥青的低温性能有不利影响，但影响较小。 综上所述，从降粘、经济和对高低温性能的影响这几个角度考虑，添加2%掺量的Sasobit温拌剂最合适。 3 温拌橡胶沥青混合料拌和、压实温度的确定 为了确定Sasobit温拌橡胶沥青混合料适宜的拌和、压实温度，对AC13级配的混合料在相同油石比下，变化不同的矿料温度、拌和温度和压实温度进行马歇尔试验[910]，结果见表3。 由表3可以看出：随着温拌橡胶沥青混合料拌和、压实温度的升高，试件的实测密度、饱和度和稳定度逐渐增大，矿料间隙率和空隙率逐渐减小。添加Sasobit温拌剂后，混合料在145 ℃～175 ℃条件下成型，空隙率变化为3.31%～4.10%，均满足规范3%～4.5%的施工要求，且具有较高的稳定度。 这是由于Sasobit温拌剂在温度超过100 ℃时完全溶于橡胶沥青中，降低了橡胶沥青的粘度，使混合料拌和、压实温度降低；在温度低于100 ℃，即低于温拌剂熔点时，可在橡胶沥青中形成网状的晶格结构，增加橡胶沥青的稳定性，提高路面在使用温度范围内的抗车辙性能。虽然温拌橡胶沥青混合料的压实温度越高，物理力学性能越好，但压实温度在145 ℃时就具备了较好的力学性能，而且考虑到节能减排的现实需求，故推荐Sasobit温拌橡胶沥青混合料拌和温度为160 ℃，压实温度为145 ℃。 4 温拌橡胶沥青性能验证 根据所得拌和及压实温度对Sasobit温拌橡胶沥青混合料及热拌沥青混合料进行马歇尔试验对比。在试验中，矿料加热温度为170 ℃～180 ℃，混合料拌和温度为155 ℃～160 ℃，试件压实温度为145 ℃，双面击实75次；对于热拌橡胶沥青混合料，矿料加热温度为190 ℃，混合料拌和温度为180 ℃，试件压实温度为160 ℃～170 ℃，双面击实75次。马歇尔试件物理力学性能指标测试对比结果见表4。 由表4可以看出，在温拌混合料的拌和、压实温度比热拌混合料均降低15 ℃～25 ℃的条件下，Sasobit温拌混合料的物理力学性能指标均满足规范要求且与热拌混合料性能相当。表明Sasobit温拌剂对于橡胶沥青混合料的压实温度降温效果较好，本文确定的拌和及压实温度较合理。对温拌橡胶沥青混合料与热拌橡胶沥青混合料的路用性能指标进行对比，结果见表5。 由表5可见，在集料、胶粉及沥青用量完全一样的情况下，Sasobit温拌橡胶沥青混合料的抗车辙性能和浸水飞散性能提高较大，说明Sasobit温拌剂可显著提高橡胶沥青混合料的高温性能和水稳性能。但温拌橡胶沥青混合料的冻融劈裂强度比热拌橡胶沥青混合料有所下降，说明Sasobit温拌剂的加入对橡胶沥青混合料的低温性能存在一定的影响，但影响不大，各性能指标均符合工程规范要求。 5 结 语 （1）Sasobit温拌剂可显著提高橡胶沥青和橡胶沥青混合料的高温性能，对橡胶沥青和橡胶沥青混合料的低温性能有一定的影响，但影响不大，其性能均可满足工程要求。 （2）在添加Sasobit温拌剂后，温拌橡胶沥青混合料的拌和压实温度比热拌橡胶沥青混合料的拌合压实温度降低了15 ℃～25 ℃，且具有同样优良的物理力学性能和路用性能。 （3）温拌剂在WMA工艺中的应用，可有效改善能源浪费，大气污染等社会问题，同时可以有效提高施工效率，节约成本。 |
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