C T 4 0温拌改性沥青S MA试验研究

周 进

（江苏省交通运输厅公路局，江苏 南京 210004）

在工程建设中，环境因素越来越受到重视，许多研究机构都将重点放在研究低碳环保型产品和技术方面。因此，温拌沥青混合料技术以其节能减排的独特优势一直被关注，到目前为止，已形成了泡沫沥青温拌技术、有机添加剂温拌技术和表面活性温拌技术[1]。尽管温拌沥青混合料技术的发展多样化，但有一个关键点始终不变，即温拌改性功能。研究结果表明，不论是已经成熟的还是正在研究的温拌技术，都是在寻找某种更加合适的温拌剂或者实现温拌的方法来改善沥青混合料的性能，使道路工程的建设更经济、更方便[2]。

新型的德国产温拌改性剂CT40在我国的应用还处于初始阶段，目前仅应用在改性沥青SMA混合料中。本文针对SMA中添加CT40的技术进行初步的研究，旨在为其在实际工程中的推广应用提供可供借鉴的数据和结论。

1 材料选取及温拌沥青混合料温度控制

1.1 原材料的选取

室内试验采用的矿料均来自拌合站，沥青为SBS改性沥青，温拌剂为CT40，呈灰色颗粒状，由60%的木质素纤维和40%的功能化合物组成。矿料、沥青的基本性质和矿料级配见表1和表2。原材料的各项指标经检测均满足相关规范要求。

表1 集料及沥青密度试验结果

表2 各种矿料筛分结果

1.2 温拌剂作用及温度控制

CT40能降低沥青胶结料的粘度，改善沥青混合料施工和易性，从而使混合料能在相对较低的温度下进行拌和、摊铺和碾压。

在SMA—13中，用CT40代替其中的木质素纤维，添加CT40的剂量根据热拌SMA中木质素纤维的用量以及CT40中木质素纤维所占百分比反算得出。由于热拌SMA中木质素纤维占0.3%，所以CT40剂量为0.5%。在固定级配和CT40用量的情况下，分别采用不同的拌和击实温度制备马歇尔试件，观察其孔隙率的变化规律，进而确定最合适的拌和施工温度[3]。通过实验确定的最佳拌和温度为150～165℃，试件开始击实温度为140～145℃，比热拌改性沥青混合料SMA—13降低了20～25℃。

2 配合比设计

采用马歇尔方法确定CT40温拌沥青混合料SMA—13（下文各表中A）和热拌沥青混合料SMA—13（下文各表中B）的配合比，先通过初试级配体积分析和马歇尔稳定度试验确定矿料配合比及油石比（如表3所示），再分别成型温拌及热拌混合料马歇尔试件，其体积指标如表4所示。

表3 矿料配合比及油石比

表4 温拌与热拌沥青混合料马歇尔试验结果

表4中添加CT40的改性沥青SMA—13混合料的各项体积指标均满足现行规范的要求。从试验数据可以得出，添加CT40的改性沥青SMA—13混合料与热拌改性沥青SMA—13相比，马歇尔稳定度有明显提高，即试件抵抗破坏的能力有所提高，混合料其他体积指标均满足规范要求。

3 路用性能试验

沥青混合料作为沥青路面的面层材料，在使用过程中将承受车辆荷载反复作用以及环境因素的影响。为保证其良好的路用性能，沥青混合料应具有足够的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗老化性能和抗滑性等技术性能，以保证沥青路面优良的服务性能，经久耐用[4]。

针对添加CT40的改性沥青SMA—13混合料，对比热拌改性沥青SMA—13混合料，进行高温稳定性试验和水稳定性试验。

3.1 高温稳定性试验

在车辙试验过程中，沥青混合料试件上轮迹的产生和发展都与实际沥青路面车辙的产生和发展十分类似。同时，大量试验也表明，车辙试验的动稳定度与沥青路面的高温稳定性有着良好的相关性，故采用车辙试验的动稳定度作为高温性能控制指标[5]。

车辙试验方法首先是由英国运输与道路研究实验所开发的，并经过了法国、日本等国道路工作者的改进和完善。车辙试验是一种模拟车辆轮胎在路面上滚动形成车辙的工程试验方法，试验结果比较直观。目前我国都是采用标准方法成型沥青混合料板块状试件，在试验温度为60℃，轮压为0.7MPa的条件下，试验轮以42次/min的频率沿试件表面反复作用形成车辙[6]。

本试验采用标准方法分别对添加CT40的改性沥青SMA—13混合料和热拌改性沥青SMA—13混合料进行车辙试验，试验结果见表5。

表5 温拌与热拌改性沥青SMA—13混合料动稳定度对比

从表5可以看出，添加CT40的改性沥青SMA—13混合料车辙试验动稳定度达到4 687次/mm，满足规范要求的不小于3 000次/mm，试验证明其高温稳定性能满足使用要求。另外，从表中可以看出其动稳定度略大于普通热拌改性沥青SMA—13混合料，表明添加CT40后，温拌改性沥青SMA—13混合料在成型温度降低20～25℃条件下其抗车辙效果不亚于改性沥青SMA—13混合料在160℃条件下的效果，甚至更好。

3.2 水稳定性试验

沥青混合料的水稳定性不足，即水损害是沥青混凝土路面早期破坏的主要形式，其主要原因是周边的水或水汽渗透进沥青路面，使得沥青从集料表面剥离，沥青逐渐丧失粘结力，进而降低了沥青混合料的粘结强度，造成集料松散，导致路表出现坑槽。另外，行车引起的动水压力对沥青产生的剥离作用也加剧了沥青路面的水损害[7]。本文采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验对添加CT40的改性沥青SMA—13混合料进行评价比较。

3.2.1 浸水马歇尔试验（试验结果见表6）

表6 温拌与热拌改性沥青SMA—13混合料浸水马歇尔试验结果

由表6可知，添加CT40的改性沥青SMA—13混合料残留稳定度与热拌改性沥青SMA—13基本一致，满足规范要求，因此可以推断，该种温拌沥青混合料的抗水损害性能较好，所以在改性沥青SMA—13混合料中添加CT40完全能够满足水稳定性要求。

3.2.2 冻融劈裂试验

冻融劈裂试验较一般的浸水试验条件更苛刻，故试验结果与实际情况比较吻合，是被广泛使用的试验方法。在冻融劈裂试验中，将该种沥青混合料试件分为两组，一组试件用于常规状态下的劈裂试验，另一组试件首先真空饱水，然后置于-18℃环境中冷冻16h，再在60℃水中浸泡24h，最后进行劈裂强度测试。在整个冻融过程中，集料颗粒表面的沥青膜经历了水的冻胀作用，导致沥青从集料表面剥落，进而混合料松散，劈裂强度下降。冻融劈裂试验结果见表7。

表7 温拌与热拌改性沥青SMA—13混合料冻融劈裂试验结果

由表7可知，温拌SMA—13混合料的冻融劈裂强度比满足规范要求。试验结果表明，添加CT40后改性沥青SMA—13混合料具有良好的水稳定性。

由上述试验结果可知，添加CT40的改性沥青SMA—13混合料具有良好的路用性能。

4 结论

4.1 在改性沥青SMA—13混合料中添加温拌剂CT40可以降低改性沥青SMA—13混合料拌和、摊铺温度20～25℃，能够减少沥青在高温下的老化，降低沥青结合料在生产过程中的氧化速率，有利于延长沥青路面的使用寿命，同时能完全代替SMA混合料中添加的木质素纤维，故其拌和、摊铺和碾压的施工流程和工艺可以借鉴SMA，并不增加施工难度。

4.2 添加温拌剂CT40，具有显著的环境和社会经济效益，扩大了沥青面层的施工适宜温度区间，减少了温度损失，可以在气温低于10℃的环境下施工。

4.3 以上试验证明，添加CT40的改性沥青SMA—13混合料具有良好的力学性能、高温稳定性和水稳定性，总的来说，其具有良好的路用性能。

[1]黄文元，秦永春.沥青温拌技术在国内外的应用现状[J].上海公路，2008， （3）：1-4.

[2]徐世法.高节能低排放型温拌沥青混合料的技术现状与应用前景[J].公路，2005，（7）：196-198.

[3]陈静云，马强.温拌—再生改性沥青SMA混合料性能研究[J].沈阳建筑大学学报：日然科学版，2012， 28（2）： 286-290.

[4]李立寒，张南鹭.道路建筑材料[M].北京：人民交通出版社，2003.

[5]沈金安.沥青与沥青混合料路用性能[M].北京：人民交通出版社，2000.

[6]JTG E20—2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

[7]杨树人.温拌添加剂对沥青和沥青混合料性能的影响[D].重庆：重庆交通大学，2007.