SMA―13温拌沥青玛蹄脂碎石在不同击实方式下的性能研究

摘要：为了研究温拌SMA13的降温幅度，综合采用旋转压实法（SGC）和沥青混合料和易性试验仪法确定其最佳拌和与击实温度，并按照该温度在试验路上铺筑SMA13上面层，从拌和站取样成型试件以检验其路用性能。结果表明：SGC法与和易性试验仪法的最佳降温幅度分别为28 ℃和30 ℃；在最佳拌和温度下，温拌沥青混合料的各项路用性能均能满足规范要求。

关键词：温拌沥青混合料；SMA13；降温幅度；路用性能

中图分类号：U414.1文献标志码：B

0引言

温拌沥青混合料（WMA）与传统的热拌沥青混合料（HMA）相比，其拌和与压实温度相对较低，具有耗能低、性能好且环保等诸多优点。热拌沥青混合料由于温度较高，在拌和及摊铺过程中会产生大量的烟雾和有害气体，影响施工环境，特别是在空间封闭的隧道里，ข烟尘和高温使施工环境更为恶劣。另外，温拌沥青混合料在工程施工时仅根据经验或用传统的马歇尔方法在热拌的基础上降低30 ℃左右，以达到温拌的温度。目前还没有1个有效、科学的方法确定温拌沥青混合料的最佳拌和与压实温度。基于此，本文以陕西某高速公路隧道项目为依托，综合采用旋转压实法（SGC）和沥青混合料和易性试验仪法，分析在不同温度下温拌和热拌沥青混合料的体积参数，推荐适合于温拌沥青混合料SMA13的降温幅度；同时，通过铺筑试验路段，并取样进行室内路用性能试验，进一步验证了该设计方法具备良好的路用性能。

1温拌沥青混合料室内试验研究

由课题组的研究成果可知，马歇尔击实法不适合用于评价乳化型温拌沥青混合料的降温效果，而旋转压实法和沥青混合料和易性试验仪法能客观、准确地反应乳化型温拌沥青混合料的实际降温能力。因此，选用旋转压实法与和易性试验仪法确定试验路的最佳拌和及压实温度。

采用SGC法与和易性试验仪法确定上面层SMA13的最佳拌和与击实温度的试验结果分别见表1、2。

根据表1绘制出混合料空隙率与击实温度的关系曲线，如图1所示。由图1可知，采用SGC法成型的热拌SMA试件随着击实温度的降低，试件空隙率增大，且随着击实温度的持续降低，空隙率增大的幅度加大。采用SGC法成型的温拌SMA试件，当击实温度为120 ℃～160 ℃时，空隙率受温度的影响较小，几乎成一水平直线；而当击实温度低于120 ℃时，空隙率有显著增大的趋势。由此可。见，在一定温度范围内，温拌SMA的可工作性对温度的敏感性大大降低，形成不敏感温度区域，使目标空隙率的击实温度范围明显扩大。因此，温拌SMA的击实温度可低至120 ℃。以空隙率为评价指标，热拌SMA在160 ℃击实温度下的空隙率为363%；采用内插法，温拌SMA达到此空隙率时对应的击实温度为132 ℃，也就是说，采用SGC法评价温拌SMA的降温幅度为28 ℃。

根据表2绘制出混合料和易性指数与拌和温度关系曲线，如图2所示。由图2可看出，当温拌沥青混合料拌和温度为145 ℃时，其和易性指数与热拌沥青混合料在175 ℃时相当，因此，采用和易性试验仪法确定的温拌SMA的降温幅度为30 ℃。

2温拌试验路室内路用性能分析

2.1试验方案

以陕西某高速公路为依托，沥青采用SBS改性沥青，路面结构为4 cm上面层SMA13。采用的温拌剂为西安公路研究院生产的HHX乳化型温拌剂。选择2个试验路方案，方案一：岔口铺互通C匝道，温拌上面层SMA13拌和温度较热拌沥青混合料低20 ℃；方案二：岔口铺互通E匝道，温拌上面层SMA13拌和温度较热拌沥青混合料低30 ℃。

2.2室内试件成型方法

（1） 直接从运料车取样，装入保温桶。

（2） 用四分法分料，取所需质量混合料备用。

（3） 在室内试验中，温拌沥青混合料和热拌沥青混合料的击实温度应该保持一致，将热拌和温拌SMA13沥青混合料在175 ℃的恒温烘箱中保持1 h以上。

（4） 上面层的击实温度分别采用160 ℃、140 ℃、130 ℃三种，按标准方法成型试件。

2.3混合料配合比

上面层SMA13混合料级配检测结果如表3和图3所示。 从以上试验结果可以看出，温拌沥青混合料不会对级配和油石比产生影响，这是因为整个过程只降低了施工各环节的温度，而没有改变其他条件。

2.4浸水马歇尔试验

采用浸水马歇尔试验残留稳定度评价温拌沥青混合料的水稳定性，试验结果如表4所示。

浸水马歇尔试验是评价沥青混合料水稳定性的重要试验方法，从以上试验结果可以得出如下结论。

（1） 采用160 ℃成型的试件试验时，温拌SMA13马歇尔试件的空隙率为349%，比热拌SMA1❤3降低了012%；采用140 ℃、130 ℃成型的试件试验时，温拌SMA13马歇尔试件的空隙率分别为417%、420%，比热拌SMA13分别提高了056%、059%。表明在相同的击实温度下，温拌SMA13具有更好的压实效果。这是因为提高了温拌SMA13的击实温度后，温拌SMA13除具有同热拌SMA13一致的和易性外，温拌沥青混合料内部分温拌剂的有效成分能提高沥青混合料的和易性，因此在相同击实温度下，温拌沥青混合料的空隙率较小。而在较低的击实温度下，温拌机理已丧失，温拌沥青混合料的空隙率偏大，故在室内成型温拌试☠件时，宜采用同热拌沥青混合料相同的击实温度。

（2） 采用160 ℃成型的试件试验时，温拌SMA13的残留稳定度为961%，比热拌SMA13提高了约3%；采用140 ℃、130 ℃成型的试件试验时，温拌SMA13的残留稳定度分别为858%、821%，比热拌SMA13分别降低了约7%、11%，均大于规范中热拌混合料大于80%的要求。由此可见，温拌沥青混合料具有良好的抗水损害性能。

2.5冻融劈裂试验

冻融劈裂试验的试验条件较为苛刻，但能更准确地反映沥青混合料抵抗水损害的能力，因此还采用了冻融劈裂试验来评价温拌沥青混合料的水稳定性，试验结果如表5所示。

由表5知，采用160 ℃成型的试件试验时，温拌沥青混合料冻融劈裂抗拉强度比为923%，同热拌沥青混合料相当，然而采用140 ℃、130 ℃成型的温拌沥青混合料时，其TSR下降严重。冻融劈裂试验再次说明，在室内成型乳化型温拌马歇尔试件时，温拌试件的成型温度应与热拌试件一致。

从浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验可以看出，温拌沥青混合料的水稳定性较好，优于同类型的热拌沥青混合料。

2.6车辙试验

采用车辙试验评价沥青混合料的高温稳定性，车辙试验结果如表6所示。

由表6可知，当温拌沥青混合料车辙板成型温度为160 ℃时，其动稳定度和热拌沥青混合料差别不大，都接近8 000 次・mm-1左右，远远大于要求值5 000 次・mm-1；当成型温度为140 ℃、130 ℃时，动稳定度有所下降，但也高于要求值。由此可见，温拌沥青混合料的高温稳定性不受影响，主要是由于温拌剂并不改变沥青本身的性质，在160 ℃环境下，温拌沥青混合料的流动性同热拌沥青混合料一致，因此其动稳定度差别也不大。总之，温拌沥青混合料具有同热拌沥青混合料相当的高温稳定性。

3结语

通过本文研究，得出以下结论。

（1） SGC法与和易性试验仪方法都能较好地评价温拌剂降温效果，通过试验表明温拌沥青混合料的最佳降温幅度分别为28 ℃和30 ℃。

（2） 温拌SMA13在最佳拌和与击实温度下，温拌沥青混合料的各项路用性能均能满足规范要求。

（3） 在与热拌SMA13同一击实温度下，温拌SMA13具有更好的压实效果。

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