摘 要：

研究设计了以 Sasobit 为温拌剂的粗粒式温拌沥青混合料性能室内试验，探究了不同温度、不同添加剂掺量条件下混合料的力学性能，对比分析了不同工况下温拌沥青混合料性能变化特征，研究温拌添加剂对沥青混合料性能的影响规律，并据此开展了现场工业试验。研究结果表明：温拌添加剂能够有效降低工作温度至 120℃，提高沥青混合料的马歇尔稳定度，降低沥青路面的流动性，提高了沥青路面的抗拉强度；粗粒式温拌沥青混合料 Sasobit 温拌剂的最佳添加量，为沥青总质量的 2.0%。现场工业试验验证了室内研究结果的合理性，相关结论可为类似路面工程沥青混合料温拌实践提供参考沥青网sinoasphalt.com。

关键词: 温拌沥青；力学性能；沥青混合料；添加剂；室内试验

0 引言

据不完全统计，目前我国高速公路通车总里程已达 16万 km。沥青混合料作为重要的路面铺筑材料被广泛使用 [1]，其中，粗粒式沥青混合料结构是空隙率较大、沥青用量较少的空隙性结构，具有较好的承重、抗车辙、抗裂能力，主要用于双层式沥青路面的下层。温拌沥青混合料技术弥补了热拌沥青混合料技术得缺陷，具有工作温度低、能源消耗少、有害气体排放少、冷却速度慢、更易压实等优势 [2]，近年来逐步成为行业研究热点。

由于温拌混合料技术引进国内时间较短，关于温拌剂对粗粒式温拌沥青混合料性能影响的研究，在国内并不多见。为了进一步评估不同地区温拌技术及温拌料的工程效应 [3]，本文以化学添加剂 Sasobit 的粗粒式温拌沥青混合料为研究对象，采用马歇尔击实试验，探索不同温度、不同温拌剂添加量条件下的混合料性能。通过对比分析，确定粗粒式温拌沥青添加剂最佳掺量，通过现场铺筑工业试验及效果评价分析，验证室内试验最优掺量的工程合理性，可为类似路面工程提供有益参考借鉴。

1 试验研究方案

1.1 试验物料概述

本次研究所采用的沥青，为中石油昆仑牌 90 号 A 级道路石油沥青，其技术参数见表 1。温拌剂采用 Sasobit 化学添加剂。集料和石屑采用京新高速试验路段伊吾县某碎石场生产的碎石；矿粉则采用哈密某水泥建材公司生产的矿粉，均为石灰岩制品。

1.2 试验配比设计

参 考 相 关 规 范 要 求， 将 物 料 过 筛 后 根 据 级 配 中 值配 置 成 AC-25C 级 粗 粒 集 料， 掺 配 比 例 为 19~30mm 骨料 :15~19mm 骨 料 :11~15mm 骨 料 :6~11mm 骨 料 :3~6mm骨料 :0~3mm 骨料 : 矿粉 =17%:18%:12%:17%:11%:21%:4%，级配曲线如图 1 所示。参考某油石比马歇尔试验成果，选取最佳油石比为 4.1%。

1.3 试验方案

采用高速剪切机 FLUKO-FM300 对温拌混合料进行剪切搅拌，剪切速率设定为 3000r/min，分别在 150℃和120℃两个工况下连续搅拌不少于 2min。设置温拌沥青混合料中温拌剂 Sasobit 的掺，分别沥青总质量的 0%、1.0%、1.5%、2.0% 以及 2.5%。拌合后，参考相关规范，采用马歇尔压实机（2×50 次击打）将这些温拌沥青混合料压实，并以标准方式测试密度、稳定性和流值。制备标准马歇尔试件 Φ101.6mm×63.5mm，开展劈裂抗拉强度试验，测定粗粒式温拌沥青混合料的劈裂抗拉强度。

2 试验结果分析与评价

2.1 马歇尔密度变化规律

基于上述试验方案，获得粗粒式温拌沥青混合料试件密度，随温度及温拌料掺量变化规律如图 2 所示。

从图 2 中可以看出：在 120℃搅拌工况下，随着温拌料掺量的不同，粗粒式温拌沥青混合料的马歇尔密度在2.473~2.477g/cm3 区间内变化，变化范围较小，未表现出显著的差异性；在 150℃搅拌工况下，未掺加温拌料的沥青混合料马歇尔密度为 2.481g/cm3；对比不同拌合温度条件下的马歇尔密度可知，120℃工况下不同温拌料掺量的沥青混合料密度，均未能达到 150℃工况下的密度，但二者间的密度差异较小。由此说明，添加 Sasobit 温拌剂的粗粒式沥青混合料，可以将生产和压实温度从 150℃降低到 120℃，而不会大幅降低沥青路面的密度。

2.2 马歇尔稳定度变化规律

粗粒式温拌沥青混合料试件稳定度，随温度及温拌料掺量变化规律如图 3 所示。

从图 3 中可以看出：在 120℃搅拌工况下，随着温拌料掺量的增加，粗粒式温拌沥青混合料的马歇尔稳定度先增长后降低，稳定度在 17.2~20.45kN区间内变化，并在 Sasobit 温拌剂掺量为沥青总质量 2.0%时到达稳定度最大值；在 150℃搅拌工况下，未掺加温拌料的沥青混合料马歇尔稳定度为 19.95kN；对比不同拌合温度条件下的马歇尔稳定度可知，120℃工况下掺加沥青总质量 2.0%Sasobit 温拌剂的试样稳定性结果更优。以马歇尔稳定度指标为依据，进一步验证添加 Sasobit 温拌剂的粗粒式沥青混合料，生产和压实温度可从 150℃降低到 120℃，且Sasobit 温拌剂的最佳掺量为沥青总质量 2.0%。

2.3 马歇尔流值变化规律

粗粒式温拌沥青混合料试件流值，随温度及温拌料掺量变化规律如图 4 所示。

从图 4 中可以看出：在 120℃搅拌工况下，随着温拌料掺量的增加，粗粒式温拌沥青混合料的马歇尔流值先增长后降低，流值在 4.40~5.45mm 区间内变化，并在 Sasobit 温拌剂掺量为沥青总质量 1.0% 时流值达到最大；在 150℃搅拌工况下，未掺加温拌料的沥青混合料马歇尔流值为 5.05mm；对比不同拌合温度条件下的马歇尔流值可知，120℃工况下掺加沥青总质量大于 2.0%Sasobit温拌剂后，试样的流值＜4.5mm，满足相关规范要求。鉴于此，以马歇尔流值为依据，确定 Sasobit 温拌剂的最佳掺量为沥青总质量 2.0%。

2.4 劈裂抗拉强度变化规律

粗粒式温拌沥青混合料试件抗拉强度，随温度及温拌料掺量变化规律如图 5 所示。

从图 5 中可以看出：在 120℃搅拌工况下，随着温拌料掺量的增加，粗粒式温拌沥青混合料的抗拉强度逐渐增大，抗拉强度在 0.87~1.03MPa 区间内变化；在 150℃搅拌工况下，未掺加温拌料的沥青混合料抗拉强度为 1.015MPa；对比不同拌合温度条件下的试样抗拉强度可知，120℃工况下掺加沥青总质量 2.0% 的 Sasobit温拌剂时，温拌沥青混合料的抗拉强度与 150℃热拌料抗拉强度相当。由此说明，通过增加温拌添加剂的量，可以有效提高温拌料的拉伸强度；考虑到掺量的经济合理性，Sasobit 温拌剂的最佳掺量为沥青总质量 2.0% 为更优方案。

 3  工程应用实践

3.1 工程概况

京新高速公路工程某标段为双向四车道，设计速度为120km/h，分离式路基上行线和下行线宽度为 13.25m，整体式路基宽度为 27m。设计采用 5cm SBS 改性沥青上面层+ 粘层 +7cm 沥青混凝土下面层 + 下封层 +36cm 水泥稳定砂砾基层 +15cm 天然砂砾底基层结构。下面层试验路段标号为 K188+400~K188+700 右幅，长度为 300m，摊铺宽度11.35m，按顶面宽度计算，混合料共计 238.4m3。根据前述试验优化结果，选用 AC-25C 粗粒式温拌混合料，油石比取为 4.1%，Sasobit 温拌剂参量为油料质量的 2.0%。

3.2 施工工艺

为了满足工业试验要求，在该试验路段下面层铺设试验过程中，对其采取了严格的工艺控制措施，并在铺设后对压实度指标进行了检测，以评价试验路段粗粒式温拌沥青混合料实际应用效果。

3.2.1 沥青混合料拌制

沥青拌和站采取机械投料方式，由操作人员将生产配合比输入电脑，电脑进行全过程自动控制。严格按照目标配比，调整配料机冷料仓转速，保证输送带冷料混合料与目标配比一致。拌合时间及加料次序为：加集料→加温拌剂→加沥青→加矿粉→拌和→出料。拌和时间不少于 45s（其中干拌 5~10s）；拌合混合料应均匀，且无花白料、无结团成块或严重粗细料分离现象；沥青加热温度 150~160℃，集料加热温度比沥青高 10~30℃，混合料拌合温度 130~140℃。

3.2.2 沥青混合料运输

在运输车厢内喷涂防黏液。采用温度计检查沥青混合料的出厂温度和运到现场温度。采用完整无损的篷布覆盖，防雨并避免污染环境。车厢板四周采用苯板、棉被等保温材料进行保温，并在运料车顶的篷布下覆盖棉被 [4]。

3.2.3 沥青混合料摊铺

根据试验段下面层上顶设计宽度 13.35m，对摊铺机进行拼装。采用一台摊铺机整幅摊铺，摊铺机速度控制在2~6m/min 的范围，并视情调整。摊铺前提前 0.5~1h 预热熨平板不低于 100℃，缓慢起步，逐渐提速至设定摊铺速度 [5]。

3.2.4 沥青混合料的碾压

振动压路机的振动频率为 35~50Hz，振幅为 0.3~0.8mm。轮胎压路机冷态时的充气压力不小于 0.55MPa，轮胎发热后不小于 0.6MPa，且各个轮胎的气压保持一致。混合料温度在 120~130℃时，由 2 台宝马 13t 钢轮压路机并排前进、后振碾压 1 遍，然后 2 台 30t 胶轮压路机跟进。双钢轮压路机在前振动碾压，胶轮压路机在后，碾压 4 遍。最后 1 台宝马 13t 钢轮压路机静压一遍，收面至无轮迹 [6]。

3.3 施工效果评价

施工过程中，未在环境中检测到有害气体，产生较少烟雾，显著降低了铺筑过程沥青刺鼻气味，侧面验证了该施工工艺的环境友好性。铺筑完成后 48h，对试验路段进行钻孔取芯，并进行相应检测。检测结果表明，试验路段压实度为 98.7%，摆值为 0.77BPN，满足《公路工程质量检验评定标准》要求。试验路段铺设并通车后 1 年内，持续的观测表明，路面平整密实，无明显裂缝及破损，达到使用要求，取得了较好的试验效果。

 4 结论

根据本研究室内试验、工程应用结果及其分析，得到主要结论如下：在沥青混合料中使用温拌剂，可有效降低拌合温度至 120℃，并可提高温拌混合料的马歇尔稳定度，降低沥青路面的流动性，提高沥青路面的抗拉强度。本研究确定的粗粒式温拌沥青混合料 Sasobit 温拌剂的最佳添加量，为沥青总质量的 2.0%。工业试验结果表明，通过温拌沥青技术能够减少有毒气体排放，提高工人的安全性，其性能能够满足工程需要，并能在一定时间内保持强度稳定。 

参考文献：

[1] 范平 . 温拌橡胶沥青 SMA 混合料水稳定性影响因素试验及灰关联分析 [J]. 路基工程 , 2021, 215(2): 87-93.

[2] 唐宁 , 王弘晔 , 符聃 , 等 . 沥青混合料温拌技术的研究进展 [J].中国材料进展 , 2020, 39(9): 653-660.

[3] 李智文 . 拌胶粉改性沥青高低温性能影响因素研究 [J]. 公路 , 2020, 65(10): 297-303.

[4] 何永泰 , 李炜 , 雷俊安 , 等 . 不同温拌剂对沥青及混合料性能的影响研究 [J]. 公路 , 2020, 65(9): 59-64.

[5] 陈启维 , 林毅 . 不同温拌剂对温拌橡胶沥青混合料性能的影响研究 [J]. 市政技术 , 2022, 40(2): 164-170.

[6] 马峰 , 王钰洁 , 傅珍 , 等 . 不同温拌剂对沥青路用性能的影响 [J].公路 , 2021, 66(3):1-7.

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