SEAM温拌沥青混合料性能及应用

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第36卷，第6期公路工程Vo1．36，No．62011年12月HighwayEngineeringDee．，2011SEAM温拌沥青混合料性能及应用曾伟，唐德清，谷莉(湖南省醴茶高速公路建设开发有限公司，湖南株洲412007)【摘要]为了探讨SEAM温拌沥青混合料的性能，试验室比较了AC一20普通热拌沥青混合料、SBS改性沥青混合料和SEAM温拌沥青混合料三种沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性能、水稳定性等重要使用性能。试验结果表明，SEAMWMA高温稳定性提高显：著，其它性能与普通热拌沥青混合料接近，总体上SEAMWMA使用性能基本介于普通热拌沥青混合料和改性沥青混合料之间。SEAMWMA适宜在沥青路面中、下面层使用，经济效益和社会效益显著。【关键词]道路工程；温拌沥青混合料；添加剂；SEAM；使用性能【中国分类号】u414．1【文献标识码】B【文章编号】1674—0610(2011)06—0141—03PerformanceandApplicationofWarmMixAsphaltsMixtureWithSEAMAdditiveZENGWei，TANGDeqing，GULi(HunanLichaExpresswayConstructionDevelopmentCompanyLtd，Zhuzhou，Hunan412007，China)[Keywords]roadengineering；warmmixasphalt；additive；SEAM；performance温拌沥青混合料(WarmMixAsphalt，WMA)是性SEAM沥青混合料进行试验研究，探讨了SEAM国际上20世纪90年代后期发展起来的新技术，其改性沥青混合料的设计，得出SEAM具有改善沥青目的是通过降低沥青混合料的拌和与压实温度，达混合料施工温度，增强路面强度，提高路面高温稳定到降低沥青混合料生产过程中的能源消耗与CO性等特点一。这些研究仅局限于添加剂的改性效等气体及粉尘排放量，同时保证温拌沥青混合料具果，没有将其作为一种温拌沥青混合料技术进行试有与热拌沥青混合料(HotMixAsphalt，HMA)基本验研究和探讨。本文以热拌7O号道路石油沥青混相同的使用性能和施工和易性¨。目前主要有4合料、热拌SBS改性沥青混合料沥青混合料做为参种技术来生产温拌沥青混合料，它们均以一次性不照，探讨SEAM温拌沥青混合料的高温稳定性、低温可逆地降低沥青在给定温度下的粘度为手段降低沥抗裂性能、水稳定性等重要的使用性能，并对SEAM青混合料拌合与压实温度来达到生产温拌沥青混合温拌沥青混合料应用做了相应说明。料的目的，分别是掺有机添加剂法(Sasobit)、掺矿物1试验用原材料质添加剂法(Aspha—min)、调和沥青法(WAM-Foam)以及基于乳化平台法(Evotherm)。试验用沥青结合料采用中海泰州产70号A级硫磺改性(SEAM)温拌技术是近年来发展的新道路石油沥青和SBS改性沥青，其性质分别满足技术，SEAM添加剂是由壳牌公司生产一种新型的JTGF40-2004{公路沥青路面施工技术规范》(以WMA沥青混合料添加剂，由硫磺、烟雾、及有害排下简称F40)表4．2．1—2和表4．6．2技术要求；集料放抑制剂、和塑性添加剂等成分组成，其硫磺含量≥采用石灰岩集料，粗、细集料均满足F40规范的一般97％。在沥青混合料拌和过程中，将其直接加入拌要求；沥青混合料中的矿粉采用石灰岩磨细矿粉，其和仓而取代一定比例的沥青，按常规方法拌和后形质量满足F40规范表4．10．1技术要求。成SEAM温拌沥青混合料。国内学者对硫磺沥青改试验用沥青混合料采用F40规范定义的AC一20[收稿日期】20l1—09—16[作者简介]曾伟(1964-)，男，湖南长沙人，工程师，主要从事大型工程建设项目管理和国有大中型企业发展战略等方面的研究。 142公路工程36卷型密级配沥青混合料∞，沥青用加量鲫4．如1％∞，马歇加尔m试验和温度，0．28-t-O．03Pa·s对应的温度范围为压实温技术标准满足F40规范表5．3．3—1夏炎热区重载交度。JTJ052T0625“沥青布氏旋转粘度试验(布通混合料技术要求。图1所示为所用AC一20沥青洛克菲尔德粘度计法)”试验结果和分析显示，对于混合料集料级配。所用70号沥青，热拌沥青混合料的拌和与压实温度范围分别为157．2cI=～151．5cI=与145．4qC～140．8℃，中值分别为154．4oC与143．1℃。改性沥青混合料拌和与压实温度不能由沥青粘度一温度曲线关系得出，参考厂商建议和工程实践，、瓣一般SBS改性沥青混合料的拌和温度控制在175℃昭～185℃，压实温度控制在160℃一170℃。蛔瞧对于SEAM添加剂，生产厂商都建议SEAM温拌沥青混合料拌和与压实温度较热拌沥青混合料可以降低20℃～30℃。保守起见，本文选择温拌沥青混合料拌和与压实温度较热拌沥青混合料的降低20℃。3SEAM温拌沥青混合料与热拌沥青混合料性能对比为了进一步研究SEAM温拌沥青混合料在拌和温度与压实温度较普通热拌沥青混合料降低20℃下的使用性能，试验室对作为参照的7O号道路石油沥青、SBS改性沥青混合料、SEAMWMA3种沥青混合料进行了车辙试验、弯曲试验和冻融劈裂试验等使用性能试验，分别评价混合料的高温稳定性、低温抗裂性能和水稳定性。3．1高温稳定性车辙试验按照JTJ052规程'1'0719“沥青混合料车辙试验”方法，在标准试验温度60℃与轮压0．7MPa条件下进行。车辙试验结果用动稳定度表示，A一70HMA、SBSHMA与SEAMWMA车辙试验动稳定度结果见图2。．二、昌吕●一、帽A-70HfI1AAMWMAHmA混合料种类图2车辙试验结果由图2可见，A一70HMA的动稳定度满足F40规范夏炎热1_3与卜4区普通沥青混合料不小于1000次／mm的要求。SBSHMA与SEAMWMA动 第6期曾伟，等：SEAM温拌沥青混合料性能及应用143稳定度满足改性沥青混合料不小于2800次／ram的SBSHMA与SEAMWMA冻融劈裂试验残留强度比要求。SEAMWMA动稳定度介于A一70HMA与TSR结果见图4。0∞0∞O∞0SBSHMA之间，相对于A-70HMA，SEAMWMA动稳定度增加119％，主要因为SEAM添：0口剂通过化～丑学与物理作用与沥青结合料有机结合在一起，增大毯醴了沥青混合料的内聚力，从而使其高温稳定性大幅船镁提高。另外，SEAM能替代一部分沥青，使实际沥青’亘含量降低，进一步提高沥青混合料的高温稳定性。群欲3．2低温抗裂性能镬始试验按照JTJ052规程'1"0715“沥青混合料弯曲SEAMWMASBSHMA试验”方法，在规定的小梁跨径200-．t-O．5mm、温度混合料种类冻融劈裂试验结果一10cI=、加载速率50mm／min的条件下进行。弯曲试验主要结果是破坏应变，A一70HMA、S,BSHMA与图4可见：对于F40规范潮湿区普通沥青混合料TSR不小于75％的要求，A一70HMA与SEAMSEAMWMA弯曲试验破坏应变结果见图3。WMATSR值均低于SBSHMA。对于F40规范潮湿区普通沥青混合料TSR不小于75％的要求，A一70∞置HMA可以满足，SEAMWMA基本可以满足。钽为探究抗剥落剂对温拌沥青混合料的有效性，∞舳加∞如∞加m0静A试验室对掺抗剥落剂的SEAMWMA进行了冻融劈督H眦04图裂试验。抗剥落剂采用重庆某化工设计研究院生产0的AR-78固体抗剥落剂，掺量为沥青质量的0．3％。掺抗剥落剂的SEAMWMA冻融劈裂试验残留强度A一70HMASEAMWMASBSHMA比TSR结果见图4。由图可见，抗剥落剂可在一定混合料种类图3弯曲试验结果程度上提高温拌沥青混合料抵抗水损坏的能力。掺图3可见：A一70HMA破坏应变都满足F40规抗剥落剂后，SEAMWMA的TSR提高13．6％，基本范冬寒区普通沥青混合料不小于2300p,8的要求，与A-70HMA接近，但还是比SBSHMA的小。SBSHMA与SEAMWMA破坏应变都满足F40规范3．4SEAM温拌沥青混合料应用冬寒区改性沥青混合料不小于28008的要求。相对普通热拌沥青混合料和改性沥青混合料，相对A一70HMA，SEAMWMA的破坏应变有所增SEAM温拌沥青混合料使用性能，如高温稳定性、水加，并没有因为高温稳定性的提高，材料可能脆化，稳定性、低温抗裂性等均有一定变化。从试验结果导致混合料抵抗低温抗裂的能力降低。来看，SEAMWMA的使用性能基本介于普通热拌沥3．3水稳定性青混合料和改性沥青混合料之间，但是温拌沥青混浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验是现行规范中合料生产时拌和与压实温度的降低，导致混合料潜评价沥青混合料水稳定性的方法，浸水马歇尔试验在水损害的增加。因此，SEAMWMA不宜做路面的不能很好的模拟沥青路面现场水损害条件，试验条上面层，主要做沥青路面的中面层和下面层，特别是件并没有现场实际苛刻，因此残留稳定度偏大，试验SEAM添加剂主要成分是硫磺，长期裸露表面是否指标的有效性不足。本文以试验条件更为苛刻的冻会影响其耐久性能，有待进一步研究。融劈裂实验来评价沥青混合料的水稳定性能。SEAMWMA相对普通沥青混合料，沥青用量可冻融劈裂试验适用于在规定条件下对沥青混合以减少20％左右，并且拌和温度与压实温度可以降料进行冻融循环，测定混合料试件在受到水损坏前低20cI=左右，其混合料生产的能耗必然降低，从而后劈裂破坏的抗拉强度，评价沥青混合料的水稳定cO：等气体及粉尘排放量将大大减少，有利于环境性。冻融劈裂试验按照JTJ052规程T0729“沥青混保护，经济效益和社会效益显著，可以在公路沥青路合料冻融劈裂试验”方法，在标准的试验温度25℃面中、下面层使用。与加载速率50mm／min的条件下进行。A一70HMA、(下转第148页) 148公路工程36卷(上接第137页)[1]沈金安．沥青与沥青混合料路用性能[M]．北京：人民交通出版设，2006．下混合料的疲劳破坏过程，疲劳次数指标是材料抗[2]詹海玲．半刚性基层沥青路面反射裂缝综合防治[J]．公路工疲劳性与抗裂性的综合反映。程，2008，33(1)：122—123．4结论[3]刘熠宇，廖卫东．STRATA应力吸收层系统性能验证研究及其应用[J]．中南公路工程，2007，32(3)：180—188．①沥青混合料的应变能密度临界值指标是临[4]曹丽萍，袁峻，孙立军，等．福塔纤维沥青混凝土性能研究界弯拉强度和弯拉应变这2个指标的综合，相对于[J]．中南公路工程，2006，31(4)：33—36．[5]吴志勇．缓裂沥青混合料设计研究[D]．长沙：长沙理工大学，单独以强度或应变为指标更加科学。2008．②预切口小梁疲劳试验综合评价了I型和I二jlJ[6]Holewinski，J．M．，S．Soon，A．Drescher，andH．Stolarski．+Ⅱ复合型受荷模式下裂纹的发展，两种模式的试InvestigationofFactorsRelatedtoSurface—InitiatedCracks验均证明不同沥青混合料的疲劳次数差异显著，因inFlexiblePavements．Repo~MN／RC一2003—07，Mn／此疲劳次数可作为沥青混合料抗裂性能的评价指D0T．2003．标。I型和I+Ⅱ复合型受荷模式下的沥青混合料[7]沈成康．断裂力学[M]．上海：同济大学出版社，1996．[8]郑健龙，周志刚，张起森．沥青路面抗裂设计理论与方法[M]．力学行为的差异还需进一步的研究。北京：人民交通出版社，2003．③虽然中点切口与偏分点切口模拟的为不同[9]罗辉，朱宏平，陈传尧．预切口混合料小梁疲劳试验研究受荷模式，然而最终的破坏形式均为I型裂纹扩展[J]．华中科技大学学报：城市科学版，2008，25(1)：47—50．模式，证明了I型模式是导致路面开裂的主要形式。[10]葛折圣，黄晓明，徐国光．用弯曲应变能方法评价沥青混合料的低温抗裂性能[J]．东南大学学报：自然科版，2002，32(4)：653—655．[参考文献](上接第143页)与压实温度降低，能耗与CO等气体及粉尘排放量减少，经济效益和社会效益显著。4结语试验室对AC一20HMA热拌沥青混合料、SBS改[参考文献]性沥青混合料与SEAMWMA3种沥青混合料进行左锋，叶奋．国外温拌沥青混合料技术与性能评价[J]．中外公路，2007，27，(6)：164—168．了车辙试验、弯曲试验和冻融劈裂试验，分别评价混夏漾，曾梦澜，朱沅峰，等．掺Sasobit温拌沥青混合料路用性合料的高温稳定性、低温抗裂性能和水稳定性。试能试验研究[J]．公路工程，2009，34，(2)：22—25．验结果显示：王春明，郑志超，李平．SEAM沥青混合料与普通沥青混合料①SEAMWMA高温稳定性明提高显著，低温使用性能分析[J]．北京建筑工程学院学报，2007，23，(4)：18性能与普通热拌沥青混合料接近，水稳定性能有所—23．鲁正兰，孙立军，周朝晖．高性能SEAM改性沥青混合料设计降低，但掺加抗剥落剂可以改善SEAMWMA的水及其性能．石油学报(石油加工)，2005，21，(5)：73—78．稳定性能。总体上SEAMWMA使用性能基本介于JTGF40—2004，公路沥青路面施工技术规范[S]．普通热拌沥青混合料和改性沥青混合料之间。JTJ052—2000，公路工程沥青及沥青混合科试验规程[S]．②SEAMWMA适宜用在沥青路面的中、下面层，相对热拌沥青t昆合料，沥青用量减少20％，拌和