Sasobit温拌排水沥青混合料老化性能

王健,陈景雅，王坤，瞿翔

(1.河海大学 土木与交通学院，江苏 南京 210098； 2.江苏省交通规划设计院股份有限公司，江苏 南京 210014)



Sasobit温拌排水沥青混合料老化性能

王健1,陈景雅1，王坤2，瞿翔1

(1.河海大学 土木与交通学院，江苏 南京 210098； 2.江苏省交通规划设计院股份有限公司，江苏 南京 210014)

为了分析Sasobit温拌排水沥青混合料老化后性能，以热拌OGFC-13沥青混合料、温拌OGFC-13沥青混合料、掺加5%NaCl的温拌OGFC-13沥青混合料为研究对象，分别在未老化、短期老化、长期老化的条件下，采用室内实验对沥青混合料路用性能进行对比研究.实验结果表明：老化后的混合料高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性较未老化时均降低，长期老化的影响最显著，其中对低温抗裂性能影响最大；长期老化后，NaCl 掺量为5%的沥青混合料低温抗裂性较未掺加NaCl时大幅度下降，说明5%掺量的NaCl 对长期老化后沥青混合料的低温指标有负面影响.

老化性能;Sasobit温拌排水沥青混合料;高温稳定性;水稳定性;低温抗裂性

0 引言

随着我国公路交通建设事业的不断发展，公路使用者对路面的安全、舒适、环保提出了更高的要求[1-2].温拌排水路面具有空隙率高、表面粗糙摩擦阻力大、防滑抗车辙、吸音降噪等优点，可以在雨水天气有效减小路面水膜厚度以及水雾和噪音，提高了路面的抗滑性和行车安全[3-5].与此同时，温拌排水路面还是一种绿色环保、环境友好型的新型路面，相对于热拌沥青混合料施工温度可以降低约30℃，大大减小了能源消耗、废气的排放和对施工人员的伤害[6]，因此，温拌排水路面受到越来越多的公路建设者的欢迎.然而，温拌排水路面大的连通孔隙的特点使其更容易受到光照、空气、水分的影响，而加快沥青及沥青混合料的老化[7-10].

在通常情况下，研究人员都是研究沥青胶结料老化的问题，而没有充分考虑老化对混合料性能的影响.实际上在施工的阶段，沥青混合料在运输、摊铺的过程已经发生了老化，对性能产生了影响；压实后不同类型的沥青混合料之间更有着自己独特的结构，而它们结构的差异对沥青混合料老化的影响很大[11].因此，在评价沥青路面的性能时，除了考虑老化作用对沥青胶结料的影响外，还应该充分研究老化对沥青混合料性能的影响.

本文在考虑沥青混合料短期老化和长期老化的基础上，采用相关室内实验评价Sasobit温拌排水性沥青混合料的性能，为准确合理分析沥青混合料的老化性能提供参考.

1 试验材料及试验方案

1.1 试验材料

(1)高黏沥青：所采用的高黏沥青为江阴泰富沥青有限公司生产，按规范[2]要求对高黏沥青的性能指标进行测试，各项指标均满足规范要求，其结果如表1所示.

表1 高黏沥青指标试验结果

表1 高黏沥青指标试验结果(续表)

(2)集料:所采用的四档矿料为江苏省溧阳市玄武岩.混合料配合比公称最大粒径为13.2 mm.对集料和矿粉进行的密度试验结果如表2所示.

表2 集料密度试验结果

(3)温拌剂:Sasobit是重庆中交科技股份有限公司生产，符合规范及试验要求.参照已有研究成果[13]，加沥青质量2.5%的Sasobit于本次实验的高黏沥青中.其指标如表3所示.

表3 Sasobit添加剂的物理化学性质

(4)添加剂：NaCl是潍坊海巨化工有限公司生产；参照已有研究成果[14]，采用掺加沥青质量5%的NaCl，制成含盐Sasobit高黏沥青.

1.2 级配设计

沥青混合料级配设计研究中，Sasobit温拌排水沥青混合料(OGFC-13)采用的目标空隙率是20%.根据矿料的筛分试验结果以及规范[15]的规定，在OGFC-13沥青混合料的矿料级配范围内合成的级配见表4.

表4 排水沥青混合料目标级配设计方案

然后，依据SHRP级配的思想，热拌在温度为175℃、温拌在150℃下分别成型车辙板试件和马歇尔试件，对混合料进行谢伦堡沥青析漏试验、肯塔堡飞散试验、马歇尔试验，并根据试验结果(见表5)确定最佳油石比为5.3%.

表5 沥青混合料马歇尔、析漏和飞散试验结果

分析表5可知，Sasobit温拌OGFC-13沥青混合料较热拌OGFC-13沥青混合料稳定度、析漏损失略微下降，而流值、飞散损失、空隙率都有所增大，但均符合规范要求.

2 试验及结果分析

根究资料[14]NaCl掺入量为5%时对沥青结合料最有利，尤其是低温抗裂性.因此本文采用普通热拌OGFC-13沥青混合料、未掺加添加剂的Sasobit温拌OGFC-13沥青混合料、掺入5% NaCl的Sasobit温拌OGFC-13沥青混合料为实验对象；分别在未老化、短期老化和长期老化状态下进行试验，来对比分析Sasobit温拌排水沥青混合料的老化性能.

2.1 试件老化方法

(1)短期老化.将松散材料的混合物放置于135℃强制空气通风的烘箱中老化4 h，1 h拌匀1次；然后在温度为175℃和150℃下分别成型车辙板试件和马歇尔试件，并将车辙板切割成棱柱体试件，进而可以模拟混合料的短期老化;

(2)长期老化.将短期老化后松散的混合料由(1)中生成的方法制成车辙板和马歇尔样品，连同试样模具放置在室温条件下不少于16 h，然后脱去模具，然后放在85℃下的强制烘箱中老化3天，最后将车辙板切成同样的棱柱体试件.并由此模拟长期老化过程.

2.2 基于老化的高温稳定性试验

对热拌和温拌排水沥青混合料以及掺加5% NaCl的温拌排水沥青混合料分别在未老化、短期老化和长期老化状态下，在60℃、0.7 MPa条件下进行车辙试验，试验结果如图1所示.

图1 排水沥青混合料动稳定度实验结果

从图1可以看出，老化降低了沥青混合料高温稳定性，长期老化后降低幅度最大.Sasobit温拌OGFC-13排水沥青混合料的高温稳定性在老化的过程中稳定性最好.5% NaCl掺入使Sasobit温拌OGFC-13沥青混合料高温稳定性有所下降，但较热拌沥青混合料影响不大.

2.3 基于老化的水稳定性试验

对热拌和温拌排水沥青混合料以及掺加5% NaCl的温拌排水沥青混合料分别在未老化、短期老化和长期老化状态下，进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，试验结果分别见图2所示.

由图2可以看出，老化使排水沥青混合料的水稳定性均下降，短期老化、长期老化使Sasobit温拌OGFC-13沥青混合料水稳定性较未老化时降低了3.6%、8.9%.5% NaCl的掺入使Sasobit温拌OGFC-13沥青混合料水稳定性略有提高，但仍低于热拌OGFC-13沥青混合料.

(a)马歇尔试验

(b)冻融劈裂试验

图2 残留稳定度实验结果

2.4 基于老化的低温抗裂性试验

对热拌和温拌排水沥青混合料以及掺加5% NaCl的温拌排水沥青混合料分别在未老化、短期老化和长期老化状态下进行小梁弯曲试验，其结果如图3所示.

图3 排水沥青混合料小梁弯曲实验结果

由图3可以看出，经过短期老化和长期老化，三种沥青混合料的低温抗变形能力较未老化时均有所下降，Sasobit温拌OGFC-13沥青混合料的下降幅度在短期老化和长期老化后分别达到了12.3%、25.1%.5%掺量的NaCl对Sasobit温拌OGFC-13沥青混合料低温性能在未老化的状态下有一定程度的改善，这与资料[14]研究成果NaCl掺入量为5%时对沥青胶结料低温抗裂性最有利一致；经过短期老化后，低温抗变形能力较未掺加NaCl的温拌OGFC-13沥青混合料改善程度已不显著；再经长期老化后其低温抗变形能力较未掺加NaCl时反而降低了6.7%，说明该掺量盐度对长期老化后沥青混合料有一定的负面影响.

3 结论

本文以不同OGFC-13沥青混合料为试验对象，通过对试验数据的分析，可以得到以下结论：

(1)老化均降低了混合料的高温稳定性，其中Sasobit温拌OGFC-13排水沥青混合料的高温稳定性在老化的过程中降低幅度最小.5%的NaCl的掺入使Sasobit温拌排水沥青混合料的高温稳定性略有降低，但较普通热拌排水沥青混合料高温稳定性影响不大；

(2)老化降低了混合料的抗水损害能力；相比短期老化，温拌排水沥青混合料长期老化后下降幅度明显，表明老化一定程度上降低了沥青膜对集料的粘附力.在掺加5%的NaCl后Sasobit温拌排水沥青混合料的水稳定性有了一定程度的提高，但效果不明显；

(3)温拌排水沥青混合料经不同程度的老化后低温性能出现下降；其中长期老化的影响最大.通过掺加5%的NaCl后，在未老化、短期老化的过程中低温抗裂性都有所提高，但经长期老化后对沥青混合料产生负面影响.

[1]乔怀玉.排水性沥青路面材料特性及施工技术研究[D].西安：长安大学，2008.

[2]王旭东.低噪声沥青路面结构设计研究[J].公路交通科技，2003，20(1)：33-37.

[3]邹艳琴，陈博，陶家朴.多孔排水沥青路面[J].筑路机械与施工机械化，2010(11)：43-46.

[4]胡曙光，黄绍龙，张厚记，等.开级配沥青磨耗层(OGFC)的研究[J].武汉理工大学学报，2004，26(8)：23-25.

[5]矫芳芳.排水沥青混合料性能影响因素研究[D].西安：长安大学，2010.

[6]徐世法，颜彬，季节，等.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)：195-198.

[7]孙士勇.排水性沥青路面的研究与应用[D]．长春：吉林大学，2008．

[8]吕伟民，孙大权．沥青混合料设计手册[M].北京：人民交通出版社，2007.

[9]中西弘光.排水性路面铺装功能持续性的研究[J]．广西交通科技，2002，27(4)：1-7.

[10]田小革，文湘，于斌.排水性沥青路面防水粘结层拉拔性能试验研究[J].交通科学与工程，2012，28(1)：10-15.

[11]赵光海，王磊，马蟊.寒冷地区沥青混合料老化后的低温弯曲特性分析[J].公路，2010(1)：149-152.

[12]中华人民共和国交通部.JTG E20-2011公路工程沥青与沥青混合料试验规程[S].北京：人民交通出版社，2011.

[13]王飞，李立寒.温拌沥青混合料配合比设计中若干问题的试验探究[J].华东交通大学学报，2010，27(4)：22-25.

[14]陈景雅，王坤，瞿翔，等.盐度对Sasobit温拌沥青胶结料性能影响分析[J].华东交通大学学报，2014，31(4)：9-13.

[15]交通部公路科学研究所.JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

Aging Performance of Sasobit Warm Mix Porous Asphalt Mixture

WANG Jian1,CHEN Jingya1,WANG Kun2,QU Xiang1

(1.College of Civil and Transportation Engineering,Hehai University,Nanjing 210098,China; 2.Jiang Su Province Communication Planning and Design Institute Limited Company,Nanjing 210098,China)

Under new mix and short-term and long-term aging conditions,related experiments are used to compare the asphalt mixture pavement performances in order to analyze the impact of aging on Sasobit warm mix porous asphalt performance and improve the accuracy of asphalt mixture performance evaluation.Hot and warm mixed OGFC-13 asphalt mixtures,and the warm mixed OGFC-13 asphalt mixture with adding 5% salt are used.Test results indicate that the high temperature stability,water stability,the low temperature crack resistance of mixtures are all decreased after aging.The long-term aging makes the most significant effect on the mixture performance,and the low temperature crack resistance.After the long-term aging,the 5% salt reduces the low temperature crack resistance instead of improving the new mix,indicating that a higher dosage of NaCl has a negative impact on low-temperature indicators after long-term aging of asphalt mixtures.

aging properties；sasobit warm mix porous asphalt mixture；high temperature stability；water stability of mixtures；low temperature crack resistance

1673-9590(2015)03-0056-04

2014-07-27

王健(1987-),男，助教，硕士，主要研究领域是沥青路面方向研究E-mail:wjazcf@163.com.

A