Evotherm温拌剂对沥青混合料压实特性影响研究_邵利平.pdf

收稿日期：2023-04-07基金项目：国家重点研发计划项目（2022YFB2602603）；国家自然科学基金（52008353）；香江学者项目（XJ2022040）；四川省青年科技创新研究团队（2021JDTD0023，2022JDTD0015）作者简介：邵利平，男，工程师，学士，主要从事道路工程项目生产与技术管理工作。通讯作者：颜川奇，男，副教授，博士，主要研究方向为新型路面材料改性与研发。引文格式：邵利平，谢斌，王嘉昕，等.Evotherm 温拌剂对沥青混合料压实特性影响研究 J.市政技术，2023，41（5）：231-236，245.（SHAO LP，XIE B，WANG J X，et al.Study on effect of Evotherm warm mixture on compaction characteristics of asphalt mixture J.Journal of mu-nicipal technology，2023，41（5）：231-236，245.）文章编号：1009-7767（2023）05-0231-07第41卷第5期2023年5月Vol.41，No.5May 2023DOI:10.19922/j.1009-7767.2023.05.231Journal of Municipal TechnologyEvotherm 温拌剂对沥青混合料压实特性影响研究邵利平1，谢斌2，3，王嘉昕2，3，颜川奇2，3*，王裕盛4（1.中铁宜宾投资建设有限公司，四川 宜宾 644000；2.西南交通大学 土木工程学院，四川 成都 611756；3.道路工程四川省重点实验室，四川 成都 610031；4.中国铁路上海局集团有限公司，上海 200040）摘要：选用基质沥青、SBS 改性沥青和 Evotherm 温拌剂制备了温拌沥青（Evotherm 3G 温拌剂掺量为沥青质量的 1%，外掺），结合常规三大指标试验和温度扫描试验分析了 Evotherm 温拌剂对沥青混合料性能的影响；利用旋转压实仪在不同压实温度下（90、130）成型沥青混合料试件，并通过试件的压实高度曲线、空隙率研究了 Evotherm 温拌剂对沥青混合料压实特性的影响。研究结果表明：掺入 Evotherm 3G 温拌剂，可增大沥青针入度、提高沥青低温延展性，且对沥青流变性能没有显著影响；压实温度过低时，Evotherm 3G 温拌剂对试件压实效果的改善不明显；对于黏度较低的基质沥青，Evotherm 3G 温拌剂对沥青混合料压实特性影响较小。该研究成果可为实际工程提供参考。关键词：Evotherm 温拌剂；三大指标；压实特性；空隙率；旋转压实高度曲线中图分类号：U 414文献标志码：AStudy on Effect of Evotherm Warm Mixture on Compaction Characteristics ofAsphalt MixtureShao Liping1，Xie Bin2，3，Wang Jiaxin2，3，Yan Chuanqi2，3*，Wang Yusheng4（1.China Railway Yibin Investment and Construction Co.，Ltd.，Yibin 644000，China；2.School of Civil Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 611756，China；3.Sichuan Provincial Key Laboratory of Road Engineering，Chengdu 610031，China；4.China Railway Shanghai Bureau Group Co.，Ltd.，Shanghai 200040，China）Abstract：Warm mix asphalt（Evotherm 3G warm mix content is 1%of asphalt mass，external admixture）was pre鄄pared by selecting matrix asphalt，SBS modified asphalt and Evotherm warm mix.Combined with the conventionalthree performance indicators（penetration，ductility，softening point）test and temperature scanning test，the effectof Evotherm warm mix on the performance of asphalt cement was analyzed；The rotary compactor was used to formasphalt mixture specimens at different compaction temperatures（90，130 C）.The influence of Evotherm warm mixon the compaction characteristics of asphalt mixture was studied by the compaction height curve and porosity of thespecimens.The results show that the addition of Evotherm 3G warm mix can increase the penetration of asphalt andimprove the low-temperature ductility of asphalt，and has no significant effect on the rheological properties of as鄄phalt；When the compaction temperature is too low，the compaction effect of Evotherm 3G warm mix is not obvious；For matrix asphalt with low viscosity，Evotherm 3G warm mix has little effect on the compaction characteristics ofasphalt mixture.The research results can provide reference for practical engineering.Keywords：Evotherm warm mix；three indicators；compaction characteristics；porosity；rotary compaction height curveJournal of Municipal Technology第41卷改革开放以来，我国在公路交通基础设施建设方面取得了巨大的成就，高速公路总里程位居世界第一1。然而，交通基础设施建设过程是高能耗、高碳排放的过程，也是我国节能减排的重点领域，因此，为了实现“碳中和”的目标，交通行业必须采取相应措施。温拌技术是在沥青路面建设中应用的一种新技术，能够解决传统热拌施工过程中的高能耗和高碳排放等问题，可使沥青混合料的拌和温度介于热拌和常温沥青混合料之间，性能达到或接近热拌沥青混合料，同时可降低有害气体排放量，进而改善施工环境2。基于表面活性原理的Evotherm温拌剂具有掺量小、掺入方便等优点，因此，研究Evotherm温拌沥青混合料压实特性对现场施工具有重要的实际意义。国内外学者基于Evotherm温拌剂对沥青、沥青混合料性能的影响进行了大量研究。张扬3通过研究发现，掺入Evotherm温拌剂可提高SBS改性沥青的高温性能，影响SBS改性沥青的温度敏感性，并可降低其高温黏度；王朝辉等4对比了市面上常用的温拌剂，发现Evotherm 3G温拌剂的降温效果可达到30，但与其他温拌剂对沥青混合料性能的影响差异较大；Hurley等5通过研究发现，掺入温拌剂后，采用旋转压实或震动压实成型试件的方法均可改善沥青混合料的压实特性，即在相同的压实功作用下，温拌沥青的空隙率更小；王志美6分别采用马歇尔击实仪、旋转压实仪和轮碾仪成型的方法，研究了温拌沥青混合料的压实特性，发现无论采用什么试验方法，在掺入温拌剂后，沥青混合料的压实特性均有一定程度的提高。目前，在Evotherm温拌剂对沥青性能、沥青混合料压实特性影响方面已有大量研究成果，但大多通过比较传统热拌沥青混合料和温拌沥青混合料的压实特性来评价温拌剂效果。基于此，笔者研究分析不同压实温度（90、130）下，Evotherm 3G温拌剂对沥青混合料压实特性的影响，以期为实际工程提供参考。1试验材料与方法1.1沥青试验使用的改性沥青由70号基质沥青制备而成，改性剂采用线性SBS（掺量为基质沥青质量的4.2%）。SBS改性沥青制备工艺见图1，2种沥青性能指标见表1。1.2Evotherm温拌剂试验选用Evotherm 3G温拌剂，它是一种表面活性型温拌剂，其在室温下为褐色黏稠状液体，有刺激性气味，可通过极性（亲油）部分和非极性（亲水）部分降低沥青黏度。其中一种亲水成分是聚酰胺（强极性化合物），且酰胺基（-CONH-）中的氮原子具有较强的亲电性，易与水分子形成氢键和静电相互作用，在沥青混合料中可提高亲水性；亲油成分是石油类化合物或其他有机化合物，这些化合物通常是非极性的，能够与沥青中的非极性组分相容，从而提高沥青混合料的流动性和均匀性。Evotherm 3G温拌剂见图2。1.3温拌沥青制备结合国内外研究资料和试验经验，确定Evotherm3G温拌剂掺量为沥青质量的1%（外掺），温拌沥青试验项目基质沥青改性沥青针入度（25，100 g，5 s）/0.1 mm延度（5，5 cm/min）/cm软化点/黏度（135）/（Pas）PG分级65.1脆断48.30.5582251.720.482.11.97622表1基质沥青、改性沥青性能指标Tab.1 Performance indicators of matrix asphalt andmodified asphalt图1SBS改性沥青制备工艺Fig.1 The preparation process of SBS modified asphalt图2Evotherm 3G温拌剂Fig.2 Evotherm 3G warm mixture232第5期筛孔尺寸/mm13.29.54.752.361.180.60.30.150.075100.085.068.050.038.028.020.015.08.090.068.038.024.015.010.07.05.04.095.076.553.037.026.519.013.510.06.0上限值质量通过率/%下限值所用级配值表2AC-13型级配信息Tab.2 AC-13 grading information制备工艺如下：1）温拌基质沥青将适量的基质沥青在160 的环境中加热至流动状态；温度保持160，向基质沥青中缓慢掺入Evotherm 3G温拌剂，并使用搅拌机缓慢搅拌；将搅拌机转速提升至600 r/min，搅拌10 min，使Evotherm3G温拌剂充分分散至基质沥青中，最终得到温拌基质沥青。2）温拌改性沥青将所需改性沥青放入175 的烘箱中加热，使其完全熔化；向流动状态的改性沥青中掺入Evotherm3G温拌剂，并使用搅拌机缓慢搅拌；将搅拌机转速提升至600 r/min，搅拌10 min，使Evotherm 3G温拌剂充分分散至改性沥青中，最终得到温拌改性沥青。1.4沥青混合料制备现有研究结果表明，与其他室内压实方法相比，旋转压实试件更贴近现场施工质量7。因此，该研究采用旋