溫拌瀝青混合料技術(shù)研究課題總結(jié)3

1、瀝青混合料溫拌技術(shù)在綠色市政道路建設(shè)中的應(yīng)用研究室內(nèi)試驗(yàn)研究總結(jié)長(zhǎng)沙市城市建設(shè)科學(xué)研究院2011-11-1目 錄一、前言31.1溫拌的概念31.2現(xiàn)行的主要溫拌技術(shù)31.3項(xiàng)目意義和前景5二、溫拌瀝青原材料及配合比選擇62.1原材料62.2配合比選擇8三、試驗(yàn)方案的確定93.1益路溫拌劑作用機(jī)理93.2 瀝青的粘溫曲線對(duì)溫拌瀝青施工性能的影響103.3熱拌瀝青混合料試驗(yàn)程序113.4溫拌瀝青混合料試驗(yàn)程序113.5拌和方案12四、溫拌瀝青混合料馬歇爾性能研究124.1熱拌瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果124.2AH-70瀝青溫拌混合料試驗(yàn)分析134.3改性瀝青試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析164.4正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析（

2、AH-70瀝青）194.5溫拌瀝青混合料的壓實(shí)溫度曲線21五、溫拌瀝青混合料路用性能研究225.1溫拌瀝青車(chē)轍試驗(yàn)研究225.2溫拌瀝青凍融劈裂試驗(yàn)24六、溫拌瀝青混合料施工時(shí)效研究256.1正常施工環(huán)境條件下溫拌拌和溫度控制建議266.2低溫環(huán)境下溫拌拌和溫度控制建議27七、結(jié)論27一、前言1.1 溫拌的概念溫拌瀝青（簡(jiǎn)稱(chēng)WMA）技術(shù)是指通過(guò)一定技術(shù)手段使瀝青混合料在較低的溫度下進(jìn)行拌和、攤鋪及壓實(shí)的技術(shù)。其拌和溫度在約90140，攤鋪及壓實(shí)溫度約在80130，相對(duì)于拌和溫度在約150180、攤鋪及壓實(shí)溫度不低于140的傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料來(lái)說(shuō)，WMA技術(shù)所需的設(shè)備、成本基本與HMA 的一樣

3、，而前者在降低至少30工作溫度的基礎(chǔ)上，其產(chǎn)生的質(zhì)量、路用性能完全能與后者相媲美。溫拌瀝青技術(shù)的直接效益是減少加熱傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料的拌和場(chǎng)與鋪筑現(xiàn)場(chǎng)周?chē)臒熿F和氣味,降低能耗和環(huán)境污染。非常適合在市中心及隧道中使用。溫拌瀝青技術(shù)的另外一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是溫拌瀝青混合料與環(huán)境溫度的溫差小，降溫速率慢，同時(shí)溫拌瀝青混合料壓實(shí)溫度比熱拌瀝青低，因此溫拌瀝青適合冬季低溫施工。 1.2 現(xiàn)行的主要溫拌技術(shù)溫拌瀝青混合料起源于歐洲，并于2000年的第一屆國(guó)際瀝青路面大會(huì)上由Harrison和Christodulaki首次介紹。同年，在歐洲瀝青上Koenders等人做了更為詳細(xì)的報(bào)道。目前溫拌瀝青混合料總的來(lái)說(shuō)

4、主要有四種不同的實(shí)現(xiàn)方式。（1）有機(jī)添加劑法該方法是將低熔點(diǎn)的有機(jī)添加劑添加到瀝青或?yàn)r青混合料中，改變膠結(jié)料的粘溫曲線。目前成功應(yīng)用的化學(xué)添加劑有兩類(lèi)：合成蠟和低分子量酯類(lèi)化合物，其中以Sasobit合成蠟為主。Sasobit可降低100瀝青粘度，增加瀝青60粘度，因此 Sasobit可改善混合料的壓實(shí)性能，同時(shí)提高瀝青混合料高溫性能。Sasobit可以在拌和廠使用簡(jiǎn)單的攪拌器拌入瀝青中，但不推薦直接將固體Sasobit投入拌缸進(jìn)行直接拌和，這樣會(huì)造成瀝青中Sasobit的分布不均。（2）瀝青-礦物法該方法采用一種合成沸石，在瀝青混合料拌和過(guò)程中將這種粉末狀材料加入進(jìn)去，從而在結(jié)合料中產(chǎn)生泡沫

5、作用。從化學(xué)角度講，沸石其實(shí)就是一種含有18%左右結(jié)合水的硅酸鋁礦物，當(dāng)加入瀝青混合料中大約0.3%（重量比）的該種沸石時(shí)，水分會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而慢慢釋放出來(lái)，從而產(chǎn)生連續(xù)的發(fā)泡反應(yīng)。液相結(jié)合料中的發(fā)泡反應(yīng)起到潤(rùn)滑劑的作用從而使混合料在較低溫度下具有可工作性，拌和溫度可低至130145。（3）溫拌泡沫瀝青混合料該方法是將軟質(zhì)結(jié)合料和硬質(zhì)泡沫結(jié)合料在拌和的不同階段加入到混合料中，溫拌泡沫瀝青混合料的第一階段是將溫度為100120的軟質(zhì)瀝青加入到集料中進(jìn)行拌和以達(dá)到良好裹附。第二階段，將極硬的結(jié)合料泡沫化后加入到預(yù)裹附的集料中。這樣，軟質(zhì)結(jié)合料和泡沫化的硬質(zhì)結(jié)合料都起到降低膠結(jié)料粘度的作用，從而實(shí)

6、現(xiàn)良好的工作性，得到最終滿(mǎn)足需要的瀝青混合料。Shell公司認(rèn)為，溫拌泡沫瀝青混合料的成功在很大程度上要依靠對(duì)于軟化瀝青膠結(jié)料和硬化瀝青膠結(jié)料的精心選擇。在一些情況下，shell公司推薦在拌和的第一階段使用粘結(jié)增強(qiáng)劑，同時(shí)它還認(rèn)為在第一階段的拌和過(guò)程中，集料的瀝青裹附情況十分關(guān)鍵，如果裹附比好，會(huì)使得第二階段所注入的水分通過(guò)瀝青和集料的結(jié)合面進(jìn)入集料內(nèi)部，從而影響到最終的瀝青混合料質(zhì)量和性能，shell公司的研究報(bào)告稱(chēng)，溫拌泡沫瀝青混合料因?yàn)榘韬蜏囟鹊慕档涂梢怨?jié)約大約30%的燃料，同時(shí)會(huì)減小30%的CO2排放量。（4）基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料用表面活性劑配制一定濃度的水溶液（簡(jiǎn)稱(chēng)為濃縮液

7、），在瀝青加入到拌和鍋的同時(shí)，將濃縮液噴到瀝青上再與集料一起拌和，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬笊a(chǎn)出溫拌混合料，以出料溫度為120的溫拌瀝青混合料為例，其拌和工藝為：在拌和鍋中將135的熱集料充分干拌，下一步在130左右的瀝青開(kāi)始噴出后隨即將50左右的乳化劑水溶液也噴出，經(jīng)過(guò)充分拌和即生產(chǎn)出120左右的溫拌混合料，該工藝稱(chēng)為濃縮液溫拌法，代表產(chǎn)品為美德維實(shí)偉克公司的益路牌（Evotherm）溫拌劑。1.3 項(xiàng)目意義和前景長(zhǎng)沙市被列入全國(guó)首批8個(gè)節(jié)能減排財(cái)政政策綜合示范城市，這對(duì)我市促進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，推動(dòng)“十二五”節(jié)能減排目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，顯著增強(qiáng)城市可持續(xù)發(fā)展能力，加快建設(shè)兩型社會(huì)是一個(gè)重大的政策機(jī)遇。

8、在示范城市樹(shù)立綠色、循環(huán)、低碳發(fā)展理念，加快構(gòu)建政府為主導(dǎo)、企業(yè)為主體、市場(chǎng)有效驅(qū)動(dòng)、全社會(huì)共同參與的推進(jìn)節(jié)能減排工作格局，實(shí)現(xiàn)工業(yè)、建筑、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域能效水平大幅提高、低碳技術(shù)廣泛推廣、可再生能源規(guī)?；瘧?yīng)用、主要污染物排放量顯著減少、服務(wù)業(yè)加快發(fā)展、合同能源管理等市場(chǎng)化機(jī)制逐步健全，使試點(diǎn)城市節(jié)能減排工作走在全社會(huì)前列，可持續(xù)發(fā)展能力顯著增強(qiáng)。根據(jù)以上總體目標(biāo)的要求，圍繞產(chǎn)業(yè)低碳環(huán)?；哟螽a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整力度，支持重點(diǎn)企業(yè)實(shí)施節(jié)能技術(shù)改造，大力推廣應(yīng)用先進(jìn)節(jié)能環(huán)保技術(shù)和設(shè)備，提高重點(diǎn)行業(yè)產(chǎn)業(yè)集中度和先進(jìn)生產(chǎn)能力比重。堅(jiān)持重點(diǎn)突破與整體推進(jìn)相結(jié)合，優(yōu)先選擇節(jié)能減排潛力大、投入少、見(jiàn)效快的重點(diǎn)行業(yè)

9、、重點(diǎn)企業(yè)進(jìn)行突破，同時(shí)要統(tǒng)籌規(guī)劃，全面推進(jìn)工業(yè)、建筑、交通運(yùn)輸和全社會(huì)的節(jié)能減排工作。長(zhǎng)沙市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)、長(zhǎng)沙市發(fā)展和改革委員會(huì)為進(jìn)一步貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，加強(qiáng)綠色市政建設(shè)和管理，推動(dòng)市政領(lǐng)域“資源節(jié)約型，環(huán)境友好型”建設(shè)，依據(jù)相關(guān)法律法規(guī)及技術(shù)規(guī)范，提出了綠色市政道路建設(shè)的指導(dǎo)思想，保障市政道路在全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境，為人民提供綠色、低碳的城市道路工程，并堅(jiān)持把科技進(jìn)步和創(chuàng)新作為加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的重要支撐，加快建設(shè)創(chuàng)新型城市。基于表面活性劑平臺(tái)的溫拌瀝青混合料（WMA）路面技術(shù)是國(guó)際上近幾年研發(fā)并逐步推廣應(yīng)用的新技術(shù)。與傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料相比，在不改變材料

10、配比和施工工藝以及溫拌瀝青混合料性能不低于熱拌瀝青混合料的前提下，混合料拌和與碾壓溫度降低3040。溫拌技術(shù)可節(jié)省燃油20%-30%，減少溫室氣體排放60%左右，減少瀝青煙等有毒氣體排放80%以上，伴隨施工溫度的降低，同時(shí)減少了瀝青在施工過(guò)程的老化、提高瀝青混合料路用性能，延長(zhǎng)使用壽命、減少道路的壽命周期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，是名符其實(shí)的高節(jié)能、低排放的高新技術(shù)。根據(jù)長(zhǎng)沙綠色施工導(dǎo)則，實(shí)施綠色施工，應(yīng)積極采用先進(jìn)的生產(chǎn)手段、技術(shù)措施和施工方法，鼓勵(lì)發(fā)展綠色施工的新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工藝。因此，對(duì)長(zhǎng)沙市城市道路瀝青路面施工采用目前國(guó)際上最先進(jìn)的基于表面活性型的瀝青混合料溫拌技術(shù)，將很大程度上減少瀝青路

11、面施工過(guò)程中帶來(lái)的大量的環(huán)境污染，節(jié)約能源，并提高瀝青路面本身的使用壽命和提供更好的路用性能。長(zhǎng)沙春夏季炎熱多雨，秋冬寒冷干燥，氣候走極端，寒冷季節(jié)較長(zhǎng)，按照現(xiàn)行瀝青路面施工規(guī)范中關(guān)于“氣溫低于10不允許瀝青路面施工”的規(guī)定，長(zhǎng)沙地區(qū)下半年適宜于瀝青路面施工的時(shí)間太少，11月份就基本不能施工，也就是說(shuō)，在長(zhǎng)沙地區(qū)嚴(yán)格意義上春節(jié)前有3個(gè)月不允許瀝青路面施工。 應(yīng)用好溫拌技術(shù)，延長(zhǎng)長(zhǎng)沙地區(qū)冬季瀝青路面施工建設(shè)期，提高路面施工質(zhì)量，對(duì)加快城市建設(shè)步伐，減低施工環(huán)境污染具有重要戰(zhàn)略意義和廣泛的應(yīng)用前景。二、溫拌瀝青原材料及配合比選擇2.1 原材料 圖2-1 粗集料篩分后分檔保存 圖2-2 細(xì)集料篩分后

12、分檔保存（1）粗集料：采用石灰?guī)r碎石，洗凈，烘干后，篩分成每一檔備用，確保級(jí)配準(zhǔn)確，集料性質(zhì)見(jiàn)表2-1。（2）細(xì)集料采用石灰?guī)r石屑，洗凈，烘干后，篩分成每一檔備用，集料性質(zhì)見(jiàn)表2-2。表2-1 石灰?guī)r粗集料性能試驗(yàn)結(jié)果指 標(biāo)單位試驗(yàn)結(jié)果高速公路及一級(jí)公路表面層其他層次石料壓碎值 20.12628洛杉磯磨耗損失 21.62830表觀相對(duì)密度 g/cm32.7122.602.50吸水率 0.62.03.0針片狀顆粒含量（混合料） 其中粒徑大于9.5mm 其中粒徑小于9.5mm 10.27.311.2151218181520表2-2 石灰?guī)r細(xì)集料性能試驗(yàn)結(jié)果項(xiàng) 目單位試驗(yàn)結(jié)果高速公路、一級(jí)公路表觀相

13、對(duì)密度 g/cm32.6962.50含泥量(小于0.075mm的含量) 2.13砂當(dāng)量 61.560（3）填料：采用石灰?guī)r礦粉，（4）瀝青：采用佛山高富AH-70瀝青及殼牌鄂州SBS改性瀝青，兩種瀝青均為長(zhǎng)沙市瀝青混合料拌合站常用的瀝青。其指標(biāo)如下表，符合規(guī)范要求。表2-3 AH-70瀝青三大指標(biāo)瀝青指標(biāo)針入度/0.1mm軟化點(diǎn)/15延度/cm檢測(cè)結(jié)果7147145規(guī)范要求608046100表2-4 SBS改性瀝青三大指標(biāo)瀝青指標(biāo)針入度/0.1mm軟化點(diǎn)/5延度/cm檢測(cè)結(jié)果537426規(guī)范要求30606020（5）溫拌劑：采用美德維實(shí)偉克公司的益路牌（Evotherm）溫拌劑DAT-H5（1

14、0F）。2.2 配合比選擇為保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性、可操作性及復(fù)現(xiàn)性的要求，課題采用公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的AC類(lèi)混合料中值，級(jí)配通過(guò)率見(jiàn)表2-5表2-7，由經(jīng)驗(yàn)確定的油石比分別為：AC-25采用3.8，AC-20采用4.2，AC-13采用4.8。表2-5 AC-25級(jí)配篩孔（mm）31.526191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075規(guī)范上限（%）100100908376655242332417137規(guī)范下限（%）10090756557452416128543規(guī)范中值（%）1009582.57466.555382922.516118.55表2-6 AC-20級(jí)配

15、篩孔（mm）31.526191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075規(guī)范上限（%）1001001009280725644332417137規(guī)范下限（%）100100907862502616128543規(guī)范中值（%）10010095857161413022.516118.55表2-7 AC-13級(jí)配 篩孔（mm）31.526191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075規(guī)范上限（%）100100100100100856850382820158規(guī)范下限（%）100100100100906838241510754規(guī)范中值（%）100100

16、1001009576.5533726.51913.5106三、試驗(yàn)方案的確定 依據(jù)溫拌瀝青的主要作用機(jī)理，充分考慮課題進(jìn)度計(jì)劃、主觀及客觀條件，參考同行其他研究成果，制定本課題室內(nèi)試驗(yàn)方案。3.1 益路溫拌劑作用機(jī)理益路DAT溫拌添加劑，實(shí)際上是專(zhuān)用表面活性劑水溶液，拌和過(guò)程中瀝青內(nèi)部和集料的裂隙水分在溫拌條件下不會(huì)完全去除，而這些水分卻很容易被表面活性劑俘獲，水的沸點(diǎn)與界面條件密切相關(guān)，在狹小空間、不同表面壓力情況下，水的沸點(diǎn)可能高于100，表面活性劑在膠結(jié)料內(nèi)部以膠團(tuán)形式存在，膠團(tuán)組成的膜結(jié)構(gòu)具有潤(rùn)滑作用，很好地實(shí)現(xiàn)了在較低溫度下的拌和及碾壓功能。益路DAT（Evotherm）溫拌瀝青技術(shù)

17、，其核心是采用物理和化學(xué)一起作用的手段，增加瀝青混合料的施工操作性，在完成混合料成型后，這些物理和化學(xué)添加劑并不對(duì)路面使用性能構(gòu)成負(fù)面影響。溫拌劑分子在碾壓完畢后將剩余水分帶出混合料，同時(shí)溫拌劑充分向石料和瀝青的界面上富集，成為性能優(yōu)良的抗剝落劑，提高混合料的水穩(wěn)定性。剪切力方向, V剪切層厚度,L圖3-1 Evotherm工作狀態(tài)示意圖3.2 瀝青的粘溫曲線對(duì)溫拌瀝青施工性能的影響瀝青粘度隨溫度降低呈指數(shù)增加關(guān)系， AH-70瀝青及SBS改性瀝青(PG70-28)的粘溫曲線如圖3-2。對(duì)于熱拌瀝青按照粘溫曲線采用相同的等粘溫度確定AH-70瀝青混合料的施工溫度，是合理的；對(duì)于不降粘的益路溫拌

18、瀝青混合料，不論改性瀝青還是普通瀝青按照粘溫曲線確定的施工溫度顯然不合理。盡管如此，瀝青路面施工必然考慮粘度因素，由于溫拌劑不改變?yōu)r青的粘度，粘度增加對(duì)溫拌瀝青混合料的施工性能的影響是顯而易見(jiàn)的，因而，理論上溫拌瀝青混合料必然存在施工溫度下限值。 圖3-2 瀝青的粘溫曲線基于3.1及3.2敘述的相關(guān)機(jī)理，為充分發(fā)揮溫拌劑效用，減少環(huán)境污染，延長(zhǎng)施工可操作時(shí)間，同時(shí)充分考慮施工和易性及降溫規(guī)律進(jìn)行溫拌瀝青混合料室內(nèi)試驗(yàn)研究。3.3 熱拌瀝青混合料試驗(yàn)程序表3-1 AH-70瀝青混合料操作溫度計(jì)劃表混合料出料溫度（）集料溫度（礦粉不加熱）瀝青預(yù)熱溫度拌合鍋預(yù)熱、烘箱恒溫溫度擊實(shí)溫度（預(yù)估，需要實(shí)測(cè)

19、）155170160145145表3-2 SBS改性瀝青混合料操作溫度計(jì)劃表混合料出料溫度（）集料溫度（礦粉不加熱）瀝青預(yù)熱溫度拌合鍋預(yù)熱與烘箱恒溫溫度擊實(shí)溫度（預(yù)估，需要實(shí)測(cè)）1751851751601603.4 溫拌瀝青混合料試驗(yàn)程序表3-3 AH-70瀝青混合料溫拌操作溫度計(jì)劃表混合料出料溫度（）集料溫度（礦粉不加熱）（高20）瀝青預(yù)熱溫度（）拌合鍋預(yù)熱溫度（高10）烘箱恒溫溫度擊實(shí)溫度（預(yù)估降10度，需實(shí)測(cè)）110125140110100100130145150130120120表3-4 SBS改性瀝青溫拌操作溫度計(jì)劃表混合料出料溫度（）集料溫度（礦粉不加熱）（高15度）瀝青預(yù)熱溫度（

20、高25度）拌合鍋預(yù)熱溫度（高10）烘箱恒溫溫度擊實(shí)溫度（預(yù)估降10度，需實(shí)測(cè)）（）1301451501301201201501651601501401403.5拌和方案 根據(jù)溫拌瀝青混合料的特點(diǎn)和益路溫拌劑的試驗(yàn)要求，確定如下拌和方案：（1）拌和鍋先預(yù)熱至相應(yīng)出料溫度（見(jiàn)分別的溫度計(jì)劃表）；（2）倒入已預(yù)熱的集料，干拌0.5分鐘；（3）集料干拌完后，在鍋內(nèi)用不銹鋼勺將集料拉成一斜面，露出鍋底；（4）加入瀝青，然后用塑料杯或細(xì)量筒加入溫拌劑，溫拌劑要倒在瀝青上，避免倒在集料上，拌和1.5分鐘；（5）加入礦粉，拌和1分鐘；（6）溫拌瀝青混合料拌和時(shí)間共有：一共拌和0.5+1.5+1=3分鐘。圖3-

21、3 益路溫拌工藝圖四、溫拌瀝青混合料馬歇爾性能研究4.1 熱拌瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果為增強(qiáng)試驗(yàn)的可比性，首先做了AC-25，AC-20，AC-13熱拌瀝青馬歇爾試驗(yàn)，并檢測(cè)體積指標(biāo)和穩(wěn)定度流值，如表4-1。表4-1 熱拌瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果混合料指標(biāo)AC-25AC-20AC-13SBS改性瀝青AH-70瀝青SBS改性瀝青AH-70瀝青SBS改性瀝青AH-70瀝青空隙率5.04.64.94.53.73.2穩(wěn)定度18.110.415.810.517.010.8流值39.839.341.938.740.930.54.2 AH-70瀝青溫拌混合料試驗(yàn)分析 室內(nèi)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，AH-70瀝青混合料拌

22、和溫度低于100，改性瀝青低于120，溫拌瀝青混合料需要延長(zhǎng)拌和時(shí)間才能拌和均勻。試驗(yàn)選取AC-13，AC-20，AC-25三種級(jí)配，兩種溫度（即100及120）下?lián)魧?shí)，溫拌劑摻量分別為瀝青用量的6%，8%，10%，12%，試驗(yàn)順序安排如表4-2，4-3。表4-2 AH-70瀝青120溫拌混合料試驗(yàn)順序安排表 溫拌劑量級(jí)配6%8%10%12%AC-251234AC-205678AC-139101112表4-3 AH-70瀝青100溫拌混合料試驗(yàn)順序安排表 溫拌劑量級(jí)配6%8%10%12%AC-2513141516AC-2017181920AC-1321222324 圖4-1 溫拌瀝青混合料室內(nèi)

23、拌制表4-4 溫拌AH-70瀝青馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)序號(hào)級(jí)配擊實(shí)溫度溫拌劑添加量空隙率穩(wěn)定度流值1AC-251206%5.113.040.32AC-258%4.612.927.63AC-2510%4.211.938.84AC-2512%4.512.940.313AC-251006%6.28.440.114AC-258%5.49.430.115AC-2510%5.19.530.516AC-2512%4.810.831.25AC-201206%5.611.438.16AC-208%5.311.4347AC-2010%4.710.736.58AC-2012%4.711.331.817AC-201006

24、%5.88.337.918AC-208%5.68.64219AC-2010%4.79.642.820AC-2012%5.47.535.99AC-131206%4.11134.410AC-138%3.510.740.111AC-1310%3.311.832.312AC-1312%3.810.737.721AC-131006%5.88.443.422AC-138%5.18.635.423AC-1310%4.89.238.324AC-1312%4.38.543.9 圖4-2 制作馬歇爾試件 圖4-3溫拌瀝青馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)與溫拌劑添加量的關(guān)系（AC-25 ，AH-70）圖4-4溫拌瀝青馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)與

25、溫拌劑添加量的關(guān)系（AC-20 ，AH-70） 圖4-5溫拌瀝青馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)與溫拌劑添加量的關(guān)系（AC-13， AH-70）從圖4-34-5可知：（1）隨著溫拌劑摻量的增加，溫拌瀝青混合料空隙率下降；100擊實(shí)時(shí)，不論是AC-25，AC-20還是AC-13，空隙率下降趨勢(shì)比120時(shí)明顯，可能是因?yàn)?20擊實(shí)和熱拌溫度較接近；（2）溫拌瀝青混合料120擊實(shí)時(shí)的穩(wěn)定度普遍大于100擊實(shí)的混合料，可見(jiàn)，擊實(shí)溫度對(duì)瀝青混合料的穩(wěn)定度影響很大；溫拌劑摻量在6%至10%變化時(shí)，穩(wěn)定度隨溫拌劑摻量增加提高幅度較大。（3）溫拌瀝青混合料流值隨溫度及溫拌劑摻量變化，沒(méi)有明顯的變化規(guī)律。溫度越低，溫拌瀝青混合料

26、和易性越差，混合料的可降溫空間小，施工控制難度越大；溫度越高（與熱拌溫度越接近），溫拌劑不能充分發(fā)揮效用。綜合考慮溫拌瀝青混合料的和易性及最大限度發(fā)揮溫拌劑的效用，選擇最佳的溫拌瀝青配合比為拌和溫度為120度，擊實(shí)溫度為110度，溫拌劑添加量為10%（DAT-H5（10F）。依據(jù)選定最佳溫拌配合比，做馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果如表4-5。表4-5 AH-70瀝青溫拌（最佳溫拌配和比）與熱拌馬歇爾試驗(yàn)對(duì)照表空隙率（%）穩(wěn)定度（KN）流值（0.1mm）溫拌AC-133.310.234.5熱拌AC-133.210.830.5溫拌AC-204.49.838.4熱拌AC-204.510.538.7溫拌AC-254

27、.510.742.5熱拌AC-254.610.439.34.3 改性瀝青試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 對(duì)于改性瀝青溫拌試驗(yàn)研究，試驗(yàn)選取AC-13，AC-20，AC-25三種級(jí)配，兩種溫度（即120級(jí)140）下?lián)魧?shí)，溫拌劑摻量分別為瀝青用量的6%，8%，10%，12%，試驗(yàn)計(jì)劃順序如表4-6，4-7。表4-6 改性瀝青140溫拌瀝青混合料試驗(yàn)順序安排表 溫拌劑量級(jí)配6%8%10%12%AC-251234AC-205678AC-139101112表4-7 改性瀝青120溫拌瀝青混合料試驗(yàn)順序安排表 溫拌劑量級(jí)配6%8%10%12%AC-2513141516AC-2017181920AC-1321222324表4

28、-8 溫拌改性瀝青馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)順序號(hào)級(jí)配擊實(shí)溫度溫拌劑添加量空隙率穩(wěn)定度流值1AC-251406%514.550.62AC-258%5.112.944.33AC-2510%4.814.142.54AC-2512%4.613.144.813AC-251206%61341.214AC-258%5.712.244.615AC-2510%5.111.945.116AC-2512%5.211.8445AC-201406%4.915.339.26AC-208%4.714.643.77AC-2010%4.514.446.78AC-2012%4.413.647.517AC-201206%6.212.13

29、9.818AC-208%611.645.319AC-2010%5.612.343.620AC-2012%5.313.142.59AC-131406%3.813.544.410AC-138%3.71442.811AC-1310%3.613.243.912AC-1312%3.613.74521AC-131206%5.411.543.522AC-138%4.911.840.823AC-1310%4.412.534.824AC-1312%4.313.137.9 圖4-6 溫拌瀝青馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)與溫拌劑添加量的關(guān)系（SBS改性瀝青，AC-25）圖4-7 溫拌瀝青馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)與溫拌劑添加量的關(guān)系（SBS

30、改性瀝青，AC-20）圖4-8 溫拌瀝青馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)與溫拌劑添加量的關(guān)系（SBS改性瀝青，AC-13）從圖4-64-8可知：（1）對(duì)于改性瀝青溫拌混合料，隨著溫拌劑摻量的增加，溫拌瀝青混合料空隙率下降，溫拌劑摻量從6%增加至10%時(shí)，空隙率變化趨勢(shì)更顯著；120擊實(shí)時(shí)，不管是AC-25，AC-20還是AC-13，空隙率下降趨勢(shì)比140時(shí)明顯，可能是因?yàn)?40擊實(shí)和熱拌溫度較接近；（2）溫拌瀝青混合料140擊實(shí)時(shí)的穩(wěn)定度普遍大于120擊實(shí)的混合料，。（3）溫拌瀝青混合料隨溫度及溫拌劑摻量變化，流值沒(méi)有明顯的變化規(guī)律。改性瀝青溫拌混合料的降溫趨勢(shì)整體沒(méi)有重交瀝青明顯。綜合考慮溫拌瀝青混合料的和易

31、性及最大限度發(fā)揮溫拌劑的效用，選擇最佳的溫拌改性瀝青混合料配合比為拌和溫度為140，擊實(shí)溫度為130，溫拌劑添加量為10%（DAT-H5（10F）。依據(jù)選定最佳溫拌配合比，做馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果如表4-9。 表4-9 SBS改性瀝青溫拌（最佳溫拌配合比）與熱拌馬歇爾試驗(yàn)對(duì)照表空隙率（%）穩(wěn)定度（KN）流值（0.1mm）溫拌AC-133.715.439.3熱拌AC-133.717.040.9溫拌AC-204.214.638.6熱拌AC-204.515.841.9溫拌AC-255.014.542.5熱拌AC-255.018.139.84.4 正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析（AH-70瀝青）為復(fù)核前階段的試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)

32、一步確定瀝青混合料馬歇爾性能指標(biāo)的影響因素及程度，課題組利用正交法做了溫拌瀝青馬歇爾試驗(yàn)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了試驗(yàn)。正交試驗(yàn)是研究與處理多因素試驗(yàn)的一種科學(xué)方法， 它在實(shí)際經(jīng)驗(yàn)與理論認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，利用一種排列整齊的規(guī)格化正交表來(lái)安排試驗(yàn)。正交試驗(yàn)法又稱(chēng)正交設(shè)計(jì)法或正交法， 由于正交表具有“均衡分散的特性” ，能在考察范圍選出代表性強(qiáng)的少次數(shù)試驗(yàn)條件，做到均衡抽樣，由于是均衡抽樣，且能夠通過(guò)較少的試驗(yàn)次數(shù)找到較好的生產(chǎn)條件。 故為最優(yōu)或較優(yōu)的方正交試驗(yàn)法的一般步驟為 明確試驗(yàn)?zāi)康?，確定考核指標(biāo)。挑選因素，選擇合適的正交表，選級(jí)位，制定因素位級(jí)表，確定試驗(yàn)方案。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)目的在于研究A

33、H-70瀝青混合料在常用油石比和規(guī)范中值級(jí)配條件下穩(wěn)定度，空隙率，流值指標(biāo)的影響因素，考慮溫拌劑摻量、級(jí)配粒徑、拌和溫度三個(gè)因素?？紤]到因素3個(gè)，而水平數(shù)為3，選用正交表 來(lái)安排試驗(yàn)，正交表 最多可安排4個(gè)因素，滿(mǎn)足試驗(yàn)要求。在正交表第1、2、3列分別安排因素A（級(jí)配）因素B（拌和溫度）因素C（溫拌劑添加量）。第4列安排因素A與因素B交互作用，即因素AB。表4-3的每一行代表要試驗(yàn)的一種條件， 每種條件試驗(yàn)一次，該表共9個(gè)橫行，要做9次試驗(yàn)。如第3號(hào)試驗(yàn)的條件是級(jí)配（因素A）取其相應(yīng)水平1，即選用AC-13級(jí)配，拌和溫度（因素B）取其相應(yīng)水平3，即選擇在130擊實(shí)，溫拌劑添加量（因素C）取其相

34、應(yīng)水平3，即使用12%的添加量。同樣可以寫(xiě)出另外8個(gè)試驗(yàn)條件。表4-10 需要考慮的因素及位級(jí)數(shù)級(jí)配(因素A)擊實(shí)溫度(因素B)溫拌添加量（因素C）1AC-1311002AC-2012063AC-2513012表4-11 正交試驗(yàn)方案試驗(yàn)編號(hào)級(jí)配擊實(shí)溫度溫拌劑添加量A×B空隙率穩(wěn)定度流值12345671AC-1311005.26.829.92AC-1312064.49.437.53AC-13130123.310.539.94AC-2011065.78.337.95AC-20120124.610.639.76AC-2013004.811.2377AC-25110124.910.831.

35、28AC-251200511.235.79AC-2513064.812.136.9表4-12 結(jié)論分析級(jí)配擊實(shí)溫度溫拌添加量空隙率T112.915.815T215.11414.9T314.712.912.8R12.22.92.3穩(wěn)定度T126.725.929.2T230.131.229.8T334.133.831.9R27.47.92.7流值T1107.399102.6T2114.6112.9112.3T3103.8113.8110.8R310.814.89.71）空隙率影響因素分析：從表4-12的R1數(shù)值可以看出，空隙率隨著溫拌劑添加量的增加而下降；隨著壓實(shí)溫度的升高，空隙率均呈現(xiàn)明顯的下降

36、趨勢(shì)，壓實(shí)溫度對(duì)混合料空隙率影響最大；級(jí)配變粗空隙率變大。2）穩(wěn)定度影響因素分析：級(jí)配越粗穩(wěn)定度越大，拌和溫度增加，穩(wěn)定度增大，隨著溫拌劑添加量的增加，穩(wěn)定度略有增大。3）流值無(wú)明顯規(guī)律。溫度對(duì)瀝青混合料的空隙率和穩(wěn)定度的影響最大，其次是溫拌劑摻量。對(duì)于熱拌瀝青混合料，降低混合料施工溫度就等于降低路面質(zhì)量，因此，要降低施工溫度，而又不想犧牲路面質(zhì)量，摻加溫拌劑是一個(gè)較為有效的途徑。4.5 溫拌瀝青混合料的壓實(shí)溫度曲線試驗(yàn)選取不同擊實(shí)溫度的溫拌及熱拌AC-13瀝青混合料（益路溫拌劑，摻量10%），做馬歇爾擊實(shí)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在某一溫度區(qū)間內(nèi)擊實(shí)溫度波動(dòng)時(shí)，所成型的試件空隙率差別不是很大，這說(shuō)明該類(lèi)瀝青

37、混合料在某一溫度區(qū)間內(nèi)的壓實(shí)性能相接近（可壓實(shí)性能對(duì)溫度下降不敏感），這為混合料現(xiàn)場(chǎng)攤鋪碾壓提供了較寬的有效壓實(shí)溫度，有利于保證瀝青路面良好的壓實(shí)度。發(fā)現(xiàn)熱拌瀝青混合料不敏感溫度區(qū)間為120-100時(shí)，溫拌瀝青混合料不敏感溫度區(qū)間為125-85，溫拌瀝青混合料的不敏感溫度區(qū)間更寬，溫度越低。圖4-9 瀝青混合料空隙率與壓實(shí)溫度關(guān)系曲線圖五、溫拌瀝青混合料路用性能研究5.1 溫拌瀝青車(chē)轍試驗(yàn)研究為對(duì)比溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性,溫拌瀝青混合料采用前述馬歇爾試驗(yàn)選定的最佳配比，與熱拌瀝青混合料采用相同瀝青、相同油石比、相同級(jí)配，進(jìn)行車(chē)轍對(duì)比試驗(yàn)。 圖5-1 溫拌熱拌動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)表5

38、-1溫拌AH-70瀝青車(chē)轍試驗(yàn)溫拌AC-20熱拌AC-20溫拌AC-13熱拌AC-13級(jí)配中值中值中值中值油石比4.24.24.84.8壓實(shí)溫度110145110145動(dòng)穩(wěn)定度2742311226333024表5-2 溫拌改性瀝青車(chē)轍試驗(yàn)溫拌AC-20熱拌AC-20溫拌AC-13熱拌AC-13級(jí)配中值中值中值中值油石比4.24.24.84.8壓實(shí)溫度130160130160動(dòng)穩(wěn)定度10246108681204513896 圖5-2 動(dòng)穩(wěn)定度試驗(yàn)對(duì)比溫拌劑對(duì)于提高瀝青混合料的抗車(chē)轍性能有著積極的影響，在相同的瀝青用量和壓實(shí)功作用下，溫拌瀝青混合料更易壓實(shí)，骨架結(jié)構(gòu)更趨堅(jiān)固，瀝青膜也較厚，粘聚力更

39、強(qiáng)，從而具有更好的抗車(chē)轍變形能力。此外，溫拌瀝青混合料粗細(xì)料互相粘連，不容易發(fā)生厚度和水平方向的集料離析，有利于均衡骨架的形成。同時(shí)，表面活性類(lèi)溫拌添加劑的抗剝落作用，也可以起到提高抗車(chē)轍能力的作用。但是由于瀝青混合料拌和溫度的下降，瀝青對(duì)集料的浸潤(rùn)程度差一些，對(duì)抗車(chē)轍性能有一些負(fù)面影響。因此，一方面，益路溫拌劑的成分對(duì)抗車(chē)轍性能有著積極的影響，另一方面，溫拌混合料的拌制工藝過(guò)程（水份的引入，拌和溫度降低），對(duì)混合料的動(dòng)穩(wěn)定度有一定削弱作用。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出AH-70瀝青溫拌混合料動(dòng)穩(wěn)定度比熱拌略小，這是因?yàn)楹笳叩南魅踝饔么笥谇罢?；改性瀝青溫拌混合料動(dòng)穩(wěn)定度略大于熱拌，前者的增強(qiáng)作用大于后者

40、的削弱作用。但總體來(lái)說(shuō)，溫拌瀝青混合料的抗車(chē)轍性能與熱拌瀝青混合料基本相當(dāng)。5.2 溫拌瀝青凍融劈裂試驗(yàn)益路溫拌添加劑是表面活性劑的一種，從化學(xué)組成上，與高質(zhì)量（熱穩(wěn)定性好）化學(xué)抗剝落劑屬于同一類(lèi)物質(zhì)。益路溫拌劑在碾壓完成后，在瀝青中基本沒(méi)有殘留，因?yàn)楸砻婊钚詣┑男再|(zhì)決定了益路溫拌劑會(huì)充分向石料和瀝青的界面上富集，成為性能優(yōu)良的抗剝落劑，提高混合料的水穩(wěn)定性。但是由于石料加熱溫度低，瀝青膠結(jié)料與石料的浸潤(rùn)附著能力下降，也有水穩(wěn)定性下降的危險(xiǎn)。 為對(duì)比熱拌瀝青混合料和溫拌瀝青混合料的低溫性能，本課題做了溫拌和熱拌瀝青凍融劈裂對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明熱拌瀝青與溫拌瀝青混合料低溫性能沒(méi)有顯著區(qū)別，大致相當(dāng)

41、，試驗(yàn)結(jié)果如表5-3。表5-3 溫拌瀝青凍融劈裂試驗(yàn)結(jié)果熱拌AC-13溫拌AC-13熱拌AC-20溫拌AC-20凍融劈裂強(qiáng)度比（70#）96.396.897.996.8凍融劈裂強(qiáng)度比（改性）98.9100.299.899.7圖5-3 溫拌瀝青混合料劈裂試驗(yàn)六、溫拌瀝青混合料施工時(shí)效研究 為測(cè)試溫拌瀝青混合料的降溫速度，選取初始溫度不同的瀝青混合料放在室溫下（瀝青混合料1500克，4cm厚，平攤于小淺盤(pán)中，插入水銀溫度計(jì)，），每3分鐘讀溫度數(shù)據(jù)一次，做與時(shí)間關(guān)系的降溫曲線。圖6-1 室內(nèi)測(cè)試瀝青混合料降溫速率圖6-2 環(huán)境溫度25下混合料降溫曲線圖6-3 環(huán)境溫度12下混合料降溫曲線試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不

42、論是熱拌還是溫拌瀝青混合料，初始溫度相同的情況下，溫拌及熱拌瀝青混合料降溫速率是一樣的；環(huán)境溫度越低降溫越快；瀝青混合料初始溫度越低，降溫曲線越平緩，也即是，瀝青混合料與環(huán)境溫度越接近，降溫越緩慢。AH-70瀝青混合料接近90時(shí)混合料結(jié)團(tuán)，分散困難，改性瀝青在105時(shí)，熱拌及溫拌瀝青混合料結(jié)團(tuán)。因此，溫拌瀝青混合料施工應(yīng)避免結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。溫拌AH-70瀝青混合料溫度降低至8590時(shí)，尚在壓實(shí)溫度不敏感區(qū)間內(nèi)，熱拌瀝青混合料最好在100度以上壓實(shí)，因此溫拌瀝青混合料可以獲得3分鐘左右的有效壓實(shí)時(shí)間（測(cè)試只在室內(nèi)小料堆中進(jìn)行,厚度4cm）。圖6-4 90時(shí)瀝青混合料結(jié)團(tuán)6.1 正常施工環(huán)境條件下溫拌拌和溫度控制建議根據(jù)室內(nèi)馬歇爾試驗(yàn)及混合料降溫速率測(cè)試試驗(yàn)，并參照國(guó)內(nèi)其它地區(qū)的溫拌控