掺加Advera温拌改性剂的沥青混合料路用性能研究

范 佳

(湖南省交通科学研究院， 湖南 长沙 410015)

掺加Advera温拌改性剂的沥青混合料路用性能研究

范 佳

(湖南省交通科学研究院， 湖南 长沙 410015)

温拌沥青混合料是一种节能减排的路面材料，采用AC — 13型级配，对Advera○R温拌沥青混合料的各项路用性能指标进行试验研究。结果表明：无论是普通沥青混合料还是改性沥青混合料，在掺加一定量的Advera○R温拌改性剂后，能够有效降低拌合及压实温度，施工温度区间范围更宽，更易压实，高温稳定性较好，水稳定性、低温抗裂性及疲劳性能略有降低。

Advera○R温拌改性剂; 沥青混合料; 压实性; 高温稳定性; 水稳定性; 低温抗裂性; 疲劳性能

0 前言

温拌沥青混合料，是指通过采用一定的技术措施，在添加温拌剂的情况下，使其拌和温度、压实温度均介于冷拌沥青混合料和热拌沥青混合料之间的混合料[1-3]。在原材料相同的条件下，其拌和温度和压实温度能够低于热拌沥青混合料10～50 ℃[4,5]，在降低能耗并减少污染物排放量的同时[6]，其与热拌沥青混合料的路用性能相差无几[7]。本文试图通过室内试验，探讨掺加Advera○R温拌改性剂的沥青混合料路用性能。

Advera○R温拌改性剂是美国PQ公司生产的人工合成沸石，其添加量约为沥青混合料总质量的0.3%左右。其结构中含有约20%的结晶水，这些水在施工温度条件下将逐步被释放出来，进而使沥

青发泡、体积膨胀，从而减少沥青的粘度。水的逐渐释放可以改善沥青混合料的施工性能，持续到温度低于100 ℃。Advera○R的级配很细，通过0.075 mm筛孔的通过率为100%，在掺加后可以提高温拌沥青混合料的均匀性及路用性能。

1 原材料性能测试与配合比设计

1.1 原材料性能测试

采用埃索70#A级基质沥青(表1)为主要原材料。采用的对比试验是选用巴陵石化SBS — 801型改性剂，其性能指标如表2所示。通过正交试验与极差分析法，确定SBS — 801型改性剂最佳掺量为5.3%，然后采用高速变频分散机对掺有SBS — 801型改性剂的基质沥青进行高速剪切，剪切时间控制在30 min左右，剪切温度控制在(145±5) ℃，剪切速率控制在5000 r/min，使其均匀分布在基质沥青中，从而得到SBS改性沥青。

表1 埃索70#A级基质沥青性能测试结果类别针入度(25℃,100g,5s)/(0.1mm)软化点/℃延度/cm10℃15℃溶解度(三氯乙烯)/%密度(25℃)/(g·cm-3)TFOT后质量变化/%残留针入度比/%残留延度(15℃)/cm技术要求(1-3区)A级60～80≥46≥15≥100≥99.5实测记录±0.8≥61≥15埃索70#7550.3≥15≥10099.61.029-0.16929

表2 巴陵石化SBS—801型改性剂性能测试结果S/B比挥发份/%300%拉伸应力/MPa拉伸强度/MPa扯断伸长率/%扯断永久变形/%邵氏硬度(A)主要应用领域30/700.70≥2.2≥13.0≥620≤25≥80沥青改性

1.2 配合比设计

本文采用AC — 13型级配,级配组成见表3。

表3 AC—13型级配组成表级配各筛孔(mm)的通过率/%13.29.54.752.361.180.60.30.150.075<0.075级配上限100856850382820158级配下限906838241510754级配中值9576.5533726.51913.5106合成级配96.279.752.232.92617.514.510.67.37.3

在确定最佳油石比时，在5.7%～6.9%的油石比范围内，以0.3%的油石比为间隔，调整出5个不同的油石比配方，通过采取《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的马歇尔试验方法，分别测得不同油石比时的毛体积密度、空隙率、稳定度、流值、饱和度及间隙率，如图1所示。然后根据规范中对各项指标要求的技术标准，确定同时满足各项指标要求的油石比范围，并最终确定最佳油石比为6.4%，如图2所示。

图1 毛体积密度、空隙率、稳定度、流值、饱和度、矿料间隙率与油石比的关系

图2 指标汇总图

2 路用性能试验研究

2.1 压实性试验

本文采用最佳油石比6.4%，分别对普通沥青混合料和SBS改性沥青混合料在不同的试验条件下进行GTM旋转压实剪切试验，并采用压实至最终密度(即相邻两圈密度差小于0.016 g·cm-3)作为试验终点控制指标，试验数据分别如图3、图4所示。

由图3、图4中试验数据分析可知，不论是普通沥青混合料还是SBS改性沥青混合料，在添加Advera○R温拌剂后，混合料会变得更加容易压实，同时拌合温度区间范围较宽，适宜于在较低温度下施工，减少能源消耗，并有利于缩短施工期限。

2.2 高温稳定性试验

本文分别采用马歇尔试验、车辙试验、单轴贯入试验及三轴动态蠕变试验对SBS改性沥青混合料的高温稳定性能进行了研究，试验结果见表4。

图3 不同试验条件下普通沥青混合料GTM旋转压实曲线

图4 不同试验条件下SBS改性沥青混合料GTM旋转压实曲线

表4 SBS改性沥青混合料高温稳定性试验类别马歇尔稳定度/kN动稳定度(60℃,0.7MPa)/(次·mm-1)规范要求≥8≥2800无温拌剂,165℃成型11.44993加温拌剂,135℃成型12.14482抗剪强度(单轴贯入法)/MPa压缩模量(三轴压缩蠕变试验)/MPa实测实测1.0829891.012774

由表4中数据分析可知，在SBS改性沥青混合料中添加Advera○R温拌剂后，在降低30 ℃的条件下成型试件，对其高温稳定性影响较小，其与正常温度下成型的SBS改性沥青混合料的高温稳定性相当。

2.3 低温抗裂性试验

本文采用低温弯曲试验对SBS改性沥青混合料的低温抗裂性能进行了研究，试验结果见表5。

表5 SBS改性沥青混合料低温抗裂性能试验样品类型序号破坏时最大荷载/kN抗弯拉强度/MPa破坏时最大弯拉应变破坏时弯曲劲度模量/MPa改性沥青混合料,无温拌剂击实温度165℃改性沥青混合料,加温拌剂成型温度135℃11.2711.542436με496821.3311.262258με588031.3610.542014με476541.3011.062109με466851.2210.262044με539661.3811.372196με500971.2410.752245με428381.2510.872017με4599均值1.2910.952165με494610.989.792401με409821.4210.522269με477231.3711.792358με502941.1411.562247με499851.0911.382456με448261.4611.042321με462971.349.242238με498981.219.982199με4391均值1.2510.662311με4674

由表5中数据可知，在添加Advera○R温拌剂后，沥青混合料低温性能有所降低，其中破坏时弯曲劲度模量下降约5.5%，降幅不大，且全部符合规范中低温弯曲试验破坏应变不小于2000的要求。

2.4 水稳定性试验

本文采用水稳定性试验对SBS改性沥青混合料的水稳定性能进行研究，试验结果如表6所示。

由表6中数据可知，在SBS改性沥青混合料中添加Advera○R温拌剂，并在降低30 ℃的温度条件下成型试件，对其水稳定性影响较小，其性能和正常温度成型的SBS改性沥青混合料差别较小。

表6 SBS改性沥青混合料水稳定性试验类别浸水残留稳定度/%冻融劈裂强度比/%肯塔堡浸水飞散试验/%规范要求≥85≥80≤20无温拌剂,165℃成型89.691.814.3加温拌剂,135℃成型90.789.915.1

2.5 疲劳试验

本文采用四点弯曲法对SBS改性沥青混合料进行疲劳性能研究，试验时采用欧盟标准EN12697 — 10进行沥青混合料压实成型，制成标准四点弯曲小梁试件，试验结果如表7所示。

表7 SBS改性沥青混合料弯曲疲劳试验试件编号沥青类型应变模式疲劳次数疲劳次数均值1400με1394002400με125700无温拌剂击实温度165℃1306503400με1356004400με1219005400με998006400με129400加温拌剂,成型温度135℃1086757400με1079008400με97600

由表7中数据可知，在SBS改性沥青混合料中添加Advera○R温拌剂后，沥青混合料疲劳性能有所降低，疲劳破坏次数约为未添加时的83.2%，但总的疲劳次数仍大于10万次，依旧处于较高抗疲劳水平，满足疲劳性能要求。

3 结语

不论是在普通沥青混合料中还是改性沥青混合料中添加一定量的Advera○R温拌剂，都可以有效降低混合料的拌合、压实温度，GTM旋转压实剪切试验结果表明，其降温效果显著，混合料更容易压实，可拌合及施工的温度区间范围更宽，适宜于较低温度施工，有利于延长施工期限，而其高温性能与未添加前性能基本相当，虽水稳定性和低温抗裂性有所降低，但降低幅度不大，且仍具有较好的疲劳性能。研究美国Advera○R外加剂在我国的应用，以及开发国产合成沸石温拌沥青外加剂，不但可以推进我国温拌沥青技术的发展，而且可以对进口产品的国产化进行探索，具有非常重要的意义。

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2016-11-07

范佳( 1983-) ，男，工程师，主要从事路桥设计。

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