建材世界 ２０１５年第３６卷第ｌ期 新型化学温拌剂对沥青粘度及混合料性能的影响 夏君华 ，李寻 ，郑林威。 （１．湖北省路桥集团有限公司，武汉４３００５７；２．江西省高速公路投资集团景德镇管理中心， 景德镇３３３０００；３．湖北省汉十高速公路管理处，武汉４３００５ １） 摘 要： 通过掺入３种不同比例的Ｒｅｄｉｓｅｔ温拌剂到基质沥青和改性沥青制备温拌沥青，利用布洛克菲尔德旋转 粘度计测定温拌沥青在不同温度下的粘度，结果表明不同掺量的温拌剂对沥青粘度影响较小，并且确定温拌剂最佳 掺量为２ 。通过成型温拌沥青与热拌沥青马歇尔试件进行测试，发现两者马歇尔孔隙率、稳定度以及残留稳定度性 能相＂３且都满足《沥青路面施工技术规范》要求。马歇尔实验结果显示粘温曲线不宜作为该类温拌荆温拌效果主要 －评价方法，应结合混合料的压实特性、沥青润滑特性等进行评价。 关键｛司： 温拌沥青； 化学添加剂； 沥青粘度； 空隙率 Ｅｆｉｅｃｔｓ ｏｆ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ ｏｎ Ｂｉｎｄｅｒ Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ａｎｄ Ｍｉｘｔｕｒｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｘＩＡ Ｊｕｎ—ｈｕａ Ｉ，ＬＩ Ｘｕｎ ，ＺＨＥＮＧ Ｌｉｎ—ｗｅｉ （１．Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｒｏａｄ ａｎｄ Ｂｒｉｄｇｅ Ｃｏ，Ｌｔｄ，Ｗｕｈａｎ ４３００５７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｊｉａｎｇｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ Ｊｉｎｇｄｅｚｈｅｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｊｉｎｇｄｅｚｈｅｎ ３３３０００，Ｃｈｉｎａ；３．Ｈｕｂｅｉ Ｈａｎｓｈｉ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｏｆｆｉｃｅ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０。Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｗａｒｍ ｍｉｘ ａｓｐｈａｌｔｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｖａｒｉｏｕｓ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｖｉｓｃｏｓｉｔｉｅｓ ｏｆ ｗａｒｎ１ ｍｉｘ ａｓｐｈａｌｔ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙ Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ｖｉｓｅｏｍｅｔｅｒ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ。Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎ— ｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｄｄｉｔｉｖｅ ｏｎ ｔｈｅ ｂｉｎｄｅｒ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｗａｓ ｌｉｍｉｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ａｓ ２ ｂｙ ｗｅｉｇｈｔ．Ｍａｒｓｈａｌｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｉｒ ｖｏｉｄ ａｎｄ Ｍａｒｓｈａｌｌ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｗａｒｍ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ Ｍａｒｓｈａｌｌ ｗｅｒｅ ｃｏｒｎ～ ｐａｒｅｄ ｔＯ ｔｈｅ ｏｎｅｓ ｏｆ ｈｏｔ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ａｎｄ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ－ｔｅｍｐｅｒａ ｔ ｕｒｅ ｃｕｒｖｅ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｏ ｂｅ ｕｎａｂｌｅ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｗａｒｍ ｍｉｘ ａｓｐｈａｌｔ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ．Ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄｓ ｔｈａｔ ｔａｋｅ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎｄ ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｗａｒｍ－ｍｉｘ ａｓｐｈａｌｔ；ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｄｄｉｔｉｖｅ；ａｓｐｈａｌｔ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ；ａｉｒ ｖｏｉｄ 沥青混合料温拌技术是使沥青混合料的拌合温度介于热拌混合料与常温拌混合料之间。传统热拌沥青 混合料的拌和温度一般为１５０－－－１８０ Ｃ，而温拌沥青混合料的拌和温度可降到１Ｏ０～１４０ Ｃ。沥青混合料温 拌技术的核心是利用一定的方法使得沥青在较低的温度下具有良好的润滑和粘结作用，能够很好地粘附在 石料上，同时增强了沥青混合料施工操作性，拌合后的沥青混合料性能不会受到影响，各项性能指标满足技 术规范要求。沥青混合料温拌技术不仅减少了沥青混合料拌合和摊铺过程中烟雾和有害气体排放量，同时 也大大降低能源消耗，路用性能优异，施工环保健康，延长施工季节，提高施工效率，更能够协助提高压实度， 减轻路面病害，有助于实现全过程的绿色施工。 目前针对沥青温拌技术研究主要集中在通过泡沫法、有机添加剂法、化学添加剂法三种方法降低沥青拌 合温度到达温拌效果。沥青泡沫法最初是通过向沥青中添加水或者含有水结晶的试剂，当水遇到高温沥青 通过搅拌形成泡沫沥青再与集料拌合；有机添加剂就是含有较长化学链石蜡的化学剂，在拌合时长化学链可 收稿日期：２０１４—１２—０８． 作者简介：夏君华（１９７２一），高级工程师．Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉａｊｕｎｈｕａ＠，ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ １０ 建材世界 ２０１５年第３６卷第１期 以保持石蜡的流动性降低沥青胶结料在拌合温度下的粘度，使用有机添加剂一般可以使沥青混合料的拌合 温度降低２０￣３０℃；化学添加剂是指包含乳化剂、表面活性剂以及抗剥落剂等的化学试剂复合体，通过改变 沥青胶浆内部结构改善其流动性，使其粘度降低，这种类型温拌剂能使沥青混合料的拌合温度降低２０℃左 右。 Ｒｅｄｉｓｅｔ新型沥青温拌剂属于第三类，通过向沥青中添加化学添加剂和表面活性剂等降低沥青的拌合温 度。为了研究化学温拌剂的温拌效果，通过布洛克菲尔德旋转粘度计测定不同掺量下温拌剂对沥青施工粘 度的影响，对比分析温拌沥青与热拌沥青的马歇尔孔隙率，稳定度以及残留稳定度，最后采用旋转压实试验 分析温拌沥青混合料的施工和易性。 Ｉ原材料与试验方法 Ｉ．１原材料 实验所用沥青为辽宁盘锦９Ｏ号重交通道路基质沥青和ＳＢＳ改性沥青。基质沥青的软化点为４８．５℃， ２５℃针人度为７２ ｍｍ，５℃延度为６１ ｃｍ；ＳＢＳ改性沥青的软化点为８３．５℃，２５℃针人度５１ ｍｍ，５。Ｃ延度 为５８ ｃｍ。温拌剂是由瑞典阿克苏诺贝尔公司生产的Ｒｅｄｉｓｅｔ新型沥青温拌剂，分别按照０，Ｉ．５ ，２ ， ２．５ 质量百分比将温拌剂直接掺入基质沥青和ＳＢＳ改性沥青中，搅拌１０ ｍｉｎ后制备得到粘度实验所需温 拌沥青。 通过马歇尔试验设计方法确定试验所用矿料级配类型为ＡＣ－１３级配，合成级配的最佳油石比为４．８ ， 矿料合成级配如表Ｉ所示。 表Ｉ ＡＣ－１３混合料矿料合成级配 筛孔尺寸／ｍｍ １６ １３．２ ９．５ ４．７５ ２．３６ １．１８ ０．６ ０．３ ０．１５ ０．０７５ Ｉ．２试验方法 通过布洛克菲尔德旋转粘度计测量不同温拌剂含量的温拌基质沥青和温拌改性沥青粘度，结合基质沥 青和ＳＢＳ改性沥青在实际应用中拌合温度和压实温度，温拌基质沥青的实验温度定为１１５￣１７５℃，温拌改 性沥青的实验温度定为１３５￣１８５℃。 通过粘度试验确定温拌剂的最佳掺量，分别用基质沥青和改性沥青作为胶结料，用马歇尔设计方法设计 ＡＣ－１３型连续密级沥青混合料，成型多组马歇尔试件进行测试，对比基质沥青和温拌基质沥青成型马歇尔试 件体积性能，稳定度以及残留稳定度。通过旋转压实试验，以热拌沥青混合料作为参照，在降低压实温度 ２０℃下分析温拌沥青混合料的压实特性。 ２结果与讨论 ２．１粘度试验 沥青的粘度是用来衡量沥青在外力作用下抵抗剪切变形的能力，粘度值的大小与沥青混合料施工和易 性密切相关，如沥青混合料拌合温度和压实温度通常通过粘度一温度曲线进行确定，将沥青粘度为 （０．１７＋０．０２）Ｐａ・ｓ所对应的温度为拌合温度，将沥青粘度为（Ｏ．２８土０．０３）Ｐａ・Ｓ所对应的温度为压实温 度。沥青粘度越低，混合料的拌合和碾压温度也就越低。由于改性沥青的粘度比基质沥青粘度高，规范要求 改性沥青混合料的施工温度较普通沥青混合料高１０￣２０℃。图ｉ为不同掺量下温拌基质沥青和改性沥青 的粘温曲线。在测试温度范围内基质沥青和改性沥青的粘度随着温度的增加急剧下降，但改性沥青的粘度 整体高于基质沥青。按拌合温度和压实温度的定义，结合粘度一温度曲线可确定基质沥青的拌合温度和压实 温度分别为１５１￣１４３℃，而改性沥青粘度高，按粘温曲线确定的拌合温度要大于１９０℃，明显偏高，易导致 沥青老化。改性沥青粘温曲线也说明改性沥青混合料施工温度要求高，在气温低、风速大的天气条件下混合 料散热快，易产生压实问题，因此掺入温拌剂来降低施工温度，延长混合料有效压实时间具有重要的实用价 １ １ 建材世界 ２０１５年第３６卷第１期 粘温曲线看，Ｒｅｄｉｓｅｔ温拌剂 ２．２马歇尔试验分析 图１不同掺量下温拌沥青的粘温ｆｆｆＩ线 的降粘作用不明显，宜从混合料的压实特性验证其实用效果。 通过马歇尔设计方法确定的ＡＣ－１３连续密级配混合料，成型多组马歇尔试件。热拌基质沥青混合料的 成型温度为１４５ Ｃ，热拌改性沥青的混合料成型温度为１７０℃。温拌剂的掺量为沥青质量２ ，温拌基质沥 青｝昆合料的成型温度确定为１２５。Ｃ，温拌改性沥青的混合料成型温度确定为１５０ Ｃ。测试成型的马歇尔试 件的空隙率、稳定度以及残留稳定度，试验结果如表２和表３所示。对比温拌基质沥青与热拌基质沥青马歇 尔性能，热拌沥青马歇尔试件的空隙率比温拌基质沥青小，稳定度较大，残留稳定度也较大，相比之下热拌沥 青混合料的密实性和水稳定性能较好。但温拌沥青成型温度降低２０。Ｃ，对应的马歇尔空隙率，稳定度及残 留稳定度等性能均满足 沥青路面施工技术规范》要求，而之前从温拌沥青粘度实验结果看，温拌剂对沥青的 粘度降低效果不明显。由此可以得出对这种通过添加化学试剂来改变沥青在集料之间润滑性能的温拌剂， 粘度实验评价方法有其局限性，应该研究新的技术措施来评价其温拌性能，例如混合料的压实特性，沥青润 滑作用等。 表２温拌基质沥青与热拌基质沥青马歇尔性能对比 表３温拌改性沥青与热拌改性沥青马歇尔性能对比 ２．３旋转压实试验 为了分析温拌沥青混合料的压实特性，开展了旋转压实试验，利用不同旋转压实次数下对应的压实度进 行压实过程全分析。图２为温拌与热拌沥青混合料的旋转压实特性曲线。试验结果表明热拌基质沥青混合 料比热拌改性沥青混合料较容易压实，这一结果与马歇尔击实试验结果相吻合，也说明了用旋转压实曲线可 很好地评估沥青混合料施工和易性，为温拌剂对沥青混合料压实的影响分析提供了新的评价方法。对于基 １２ 建材世界 ２０１５年第３６卷第１期 质沥青，掺人温拌剂后，温拌与热拌沥青混合料的压实曲线并未出现明显的区别，表明了温拌剂对基质沥青 混合料改善效果有限。在改性沥青中掺入温拌剂后，虽然其粘度下降较小，但其旋转压实度出现了较大幅度 的提高，且明显高于基质沥青混合料，表明了温拌剂可很好地改善改性沥青混合料的施工和易性，上述试验 也充分说明了温拌剂对沥青具有一定的选择性，其更适用于高粘度的改性沥青混合料。 芝 林 邕 １Ｏ １００ 旋转压实次数 图２沥青混合旋转压实试验结果 ３ 结 语 通过温拌沥青的粘度一温度曲线证实Ｒｅｄｉｓｅｔ温拌剂对基质沥青和改性沥青降粘作用小，不足以说明其 可降低沥青混合料施工温度，达到温拌的效果。利用马歇尔试验检验了降温２Ｏ℃后温拌沥青混合料的性能 与热拌沥青相当，可满足《沥青路面施工技术规范》要求。利用旋转压实试验可很好地评估不同热拌和温拌 沥青混合料施工和易性，并证实了Ｒｅｄｉｓｅｔ温拌剂对沥青具有选择性，其更适用于改性沥青。 参考文献 Ｅｌｉ杨航．掺温拌剂的沥青及其混合料性能研究ＥＤ］．长沙：长沙理工大学，２０１０． 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