中铁十四局集团第一工程发展有限公司 山东省日照市 276800
摘要：为了研究与比较不同温拌技术的温拌效果，本文以广东省龙川-怀集高速公路粗石山特长隧道为依托工程，通过几种国内主要温拌剂产品降温效果对比分析试验，并验证了不同温拌剂产品对沥青混合料路用性能的影响，对温拌剂进行了优选。
关键词：温拌剂；沥青混合料；路用性能；
Research on the Influence of Different Types of Warm Mix Additive on the Performance of Asphalt Mixture LvYan
China Railway 14 Bureau Group first Engineering Development Co.Ltd.Shandong Rizhao 276826
Abstract In order to study and compare mixing effect of different warm mix asphalt technology，this paper takes the Longchuan-Huaiji Expressway in Guangdong Province as the foundation project，through comparison and analysis of several domestic main warm-mix products，and verifies effect of different warm mix products on the performance of asphalt mixture，and optimizes warm mix additive.
Key words warm mix additive；asphalt mixture；pavement performance；
1、前言
传统沥青混合料拌和技术一般分为热拌与冷拌，热拌沥青混合料耗能多、污染大；冷拌沥青混合料性能不佳，使用范围局限。鉴于两者缺陷，温拌沥青混合料技术应运而生。温拌沥青混合料是一类使用特定的技术或添加剂使混合料在较低的温度下进行拌和、摊铺及压实，其拌和温度介于热拌沥青混合料（150～180 ℃）和冷拌沥青混合料（30～50 ℃）之间，性能达到（或接近）热拌沥青混合料的新型路面材料。温拌沥青混合料具有施工温度低、耗能低、环保等诸多优点，其具备广泛的碾压温度范围，可延长施工季节，为通风、采光条件差的长大隧道的施工提供较好的施工环境。因此，温拌技术的应用前景广阔。
本文主要依托广东龙怀高速粗石山隧道，研究不同温拌剂的降温效果，并验证不同温拌剂产品对沥青混合料路用性能的影响，对温拌剂进行了优选。粗石山特长隧道全长4196米，隧道内路面摊铺结构为19.5cm C40水泥混凝土基层+10cm 沥青混合料面层的复合式路面结构。为了减少沥青路面铺装时有毒烟雾的排放，保障施工人员的健康，同时提高路面施工期间隧道内的能见度，保障施工安全，提高路面施工质量粗石山隧道沥青路面将采用温拌施工工艺。为了确定本项目所使用的温拌剂类型，对国内应用较广的3种温拌技术，共4种温拌剂产品进行了沥青混合料及路用性能的对比分析。
（1）基于沥青降粘机理的产品：德国产品有机蜡Sasobit。
（2）基于结晶水释放沥青微发泡机理的产品：法昂交通科技的沸石Aspha-min、深圳海川公司的EC-130温拌剂。
（3）基于表面活性机理的产品：美国美德维实伟克公司的M-1型温拌剂。
2、温拌沥青常规指标及粘温性能对比分析
粗石山隧道沥青路面施工中使用的是壳牌SBS改性沥青，所以项目组首先对直接加入沥青中的Sasobit以及M-1温拌剂进行对比试验研究，对比了2种温拌剂加入改性沥青后，改性沥青的技术性能和粘温特性的变化，为温拌剂的选择提供相应的技术依据。温拌改性沥青与SBS改性沥青的技术性能测试结果如表2.1所示。
表2.1温拌改性沥青与SBS改性沥青试验对比结果
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通过上述实验结果可以看出：
（1）对比M-1温拌改性沥青和普通SBS改性沥青的检测结果，加入M-1型温拌剂后，温拌改性沥青的软化点和老化后的针入度略有降低，但降低幅度5%以内，可以认为M-1温拌剂对沥青的高温性能无明显影响。
（2）对比Sasobit温拌改性沥青和普通SBS改性沥青的检测结果，可以看出Sasobit可明显提高沥青的高温性能，但同时造成沥青低温脆性增加，延度大幅降低至3cm，老化后延度降至0.9cm，远低于设计要求。
在完成沥青技术性能指标对比的基础上，我们对M-1和Sasobit温拌改性沥青在不同温度下的布氏旋转粘度进行了测试，得出对应的粘温曲线，实验结果如表2.2所示。
表2.2 温拌改性沥青与普通SBS改性沥青粘度对比试验结果
通过表2.2可以明显看出，同一温度条件下，M-1和Sasobit温拌改性沥青粘度相比普通SBS改性沥青粘度有了明显的降低，说明M-1和Sasobit的添加有利于混合料的拌合。Sasobit的降粘效果略好于M-1型温拌剂，但两者的性能差别不大。
综合常规技术性能指标检测及粘温温特性分析来看，Sasobit作为温拌剂主要因为其为有机蜡成分，有机蜡熔点低，因而高温时使沥青粘度下降，而低温时由于这种蜡的成分对于沥青低温脆性影响较大，显著降低了沥青的低温性能，所以项目组不推荐使用Sasobit作为粗石山隧道实际施工所用的温拌剂。
3、温拌沥青混合料马歇尔性能对比分析
通过成型不同出料温度下温拌沥青混合料的马歇尔试件，对照设计文件，不同温拌剂作用下的温拌沥青混合料空隙率、稳定度、流值等马歇尔参数是否符合设计文件要求。结合前述试验结果分析，Sasobit由于显著降低了沥青的低温性能，不建议采用，因而参与对比试验所用的温拌剂包括M-1，Aspha-min以及EC-130。
根据项目实际铺装结构类型，采用温拌AC-13作为上面层，所以室内马歇尔试件级配类型同样选择AC-13。根据以往经验AC-13最佳油石比为4.8% 0.3%，试验中所有混合料油石比以4.8%为准。参照M-1、Aspha-min、EC-130等温拌剂厂商的室内温拌沥青混合料拌合成型指导工艺，进行不同出料温度下的马歇尔力学及体积参数对比。
不同出料温度条件下各种温拌沥青混合料的马歇尔力学及体积参数测试结果如下表3.1所示。
表3.1 温拌沥青混合料在不同出料温度条件下的马歇尔力学及体积参数
注：技术要求参照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）夏炎热区重载交通下密级配沥青混合料马歇尔试验技术标准
从表3.1可以看出：
（1）在击实温度为120℃-140℃时，温拌沥青混合料的空隙率均略小于180℃击实的热拌沥青混合料的空隙率，表明3种温拌剂均有明显的降低沥青混合料粘度，提高压实效果的作用，其降温幅度达到40℃。
（2）添加不同温拌剂的3种温拌沥青混合料横向比较，在120-140℃的温拌施工温度范围内，3种温拌沥青混合料的空隙率偏差小于4%，可以认为其温拌效果基本相同，均能达到较好的温拌效果。
（3）从3种温拌沥青混合料以及热拌沥青混合料的空隙率大小的绝对值来看，试验中的几种沥青混合料的空隙率均偏高，超过了设计空隙率3-6的要求，分析原因，一方面由于本次试验采用的油石比为4.8%，相对较低，造成了沥青混合料沥青饱和度不足，这可以通过配合比设计时适当提高油石比加以解决，另一方面，根据现场经验，室内试验采用马歇尔成型试件，与现场钢轮振动配合胶轮压路机压实原理不同，其压实效果不及现场压实效果，特别是在压实温度较低的情况下。因而，室内马歇尔试验的空隙率比较主要用于3种温拌剂的温拌效果的横向比较，实际施工时温拌沥青混合料的压实效果优于室内试验的结果。
4、温拌沥青混合料路用性能对比分析
在完成温拌改性沥青混合料AC-13马歇尔力学及体积参数测试的基础上，项目组继续对M-1、Aspha-min、EC-130温拌剂作用下的温拌改性沥青AC-13路用性能进行检验，试件成型工艺按前述指导工艺进行。路用性能试验包括60℃汉堡车辙试验、-10℃小梁低温弯曲试验以及浸水马歇尔试验，分别对混合料的高温稳定性、低温抗裂性以及水稳定性进行评价，试验结果如表4.1所示。
表4.1 温拌AC-13路用性能对比试验结果
从表4.1可以看出：
（1）由于施工单位提供的壳牌沥青样品软化点高达90℃以上，三种温拌沥青混合料和不添加温拌剂的改性沥青混合料均表现出优良的高温稳定性，动稳定度均达到5000以上，基本处于同一性能水平。
（2）加入EC-130型温拌剂后，温拌改性沥青混合料的高温性能有10%左右的提高；Aspha-min型温拌沥青混合料高温性能与改性沥青混合料相同；M-1型温拌剂改性沥青混合料高温性能略降低了约3%，考虑试验误差，可以认为M-1型温拌剂同样对改性沥青混合料高温性能无明显影响。
（3）从低温性能分析，采用M-1和Aspha-min温拌剂的沥青混合料的低温弯曲应变可以满足规范要求的不小于2500微应变的技术要求。而采用EC-130温拌剂的改性沥青混合料在低温性能方面有所损失，其低温弯曲应变仅为1830微应变，没有达到规范的最低要求。
（4）从浸水马歇尔试验结果来看，3种温拌沥青混合料和不添加温拌剂的改性沥青混合料均表现出良好的水稳定性，其残留稳定度均达到90%左右，完全满足规范要求的不小于85%的最低要求。其中，采用EC-130温拌剂的改性沥青混合料的残留稳定度微93.8%，略优于其他几种沥青混合料。
5、小结
通过本项目的室内试验研究对比分析，可以得到如下结论：
（1）本次试验采用的4种温拌剂中，Sasobit由于对沥青的低温性能有显著的不利影响，可以导致沥青低温脆断。因而，不推荐作为粗石山隧道的备选温拌剂。
（2）其他3种温拌剂从室内温拌性能的试验结果进行比较，3种温拌沥青混合料在120℃-140℃的温拌施工温度范围内，空隙率偏差小于4%，可以认为其温拌性能基本相同，均能达到较好的温拌效果。
（3）采用EC-130温拌剂的温拌沥青混合料，其高温性能和水稳定性能略优于其他2种温拌沥青混合料，但低温性能有较大损失。因而，如需要采用EC-130型温拌剂，则需要在配合比设计阶段重点对温拌沥青混合料的低温性能进行试验验证，确认满足规范要求后方能使用。
（4）采用M-1和Aspha-min型温拌剂的沥青混合料的高温性能和水稳定性均能满足要求，表明这两种温拌剂对沥青混合料的路用性能影响较小。同时两种温拌沥青混合料的温拌效果和路用性能接近，均可作为粗石山隧道的备选温拌剂。
（5）由于Aspha-min温拌剂在国内使用的时间较短，应用的项目较少，缺乏相关项目的使用经验。因而，项目组建议如采用Aspha-min温拌剂，在配合比设计阶段可在隧道外进行一段试铺，以进一步检验其可靠性，弥补本次室内试验研究的不足。
参考文献：
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