《武汉工程大学学报》 2013年11
10-13
出版日期：2013-11-30
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
赛欧铺改性沥青混合料温拌技术
0引言 赛欧铺，英文名Thiopave，是SEAM（Sulphur extended asphalt modifier）的升级产品，它是由shell公司研发的一种硫磺温拌改性剂，常温下为褐色颗粒物，拌合过程中迅速融化，与沥青共同形成新的粘结剂，提高沥青混合料力学性能；同时它还能降低混合料出料温度，通过降低温度，实现节能减排的效果. 很多学者对硫磺改性剂进行过研究：David Strickland研究表明SEAM能提高热拌沥青混合料的低温性能［1］；郑传峰等人认为在寒冷地区掺高量（质量分数为20%）的SEAM是不合理的［2\|3］.杨云东认为Thiopave（硫磺）改性技术可以替代18%~26%的沥青［4］.杨现茂和于漧对掺硫磺改性剂的养生时间进行了研究，并指出14天及其以上时间较好［5\|6］.杨锡武等人指出当SEAM 掺量大于20%以后，SEAM 改性沥青混合料具有较好的抗车辙性能和抗疲劳性能［7\|8］. 在我国，Thiopave改性沥青广泛应用在湖北、云南、广西以及四川等地.其中大部分使用Thiopave改性沥青混合料的地区为南方地区.根据南方地区高温多雨的特点， Thiopave改性沥青混合料的性能，尤其是高温性能和水稳定性需要特别关注.本文针对南方地区高温多雨的特点，采取室内试验的方法对Thiopave改性沥青混合料的高温稳定性和水稳定性进行研究.另外，本文还对比了Thiopave改性沥青混合料不养生和养生14天［5\|6］的高温性能的差异以及改性剂对其性能的影响.1原材料性能检测1.1集料 本研究所用集料（粗、细集料）均来自湖北省孝感市大悟县采石场，其性能检测指标如表1和表2所示.由试验结果可以看到，粗、细集料所测各项指标符合《沥青面层施工技术规范》（JTG F40\|2004）沥青面层粗、细集料技术要求的规范.表1粗集料技术性能指标Table 1Coarse aggregate technical performance indicators指标单位规范要求值表面层实测值结论试验方法石料压碎值%≤2622.2合格T0316洛杉矶磨耗损失%≤2827.6合格T0317表观相对密度≥2.602.865合格T0304吸水率%≤20.7合格T0304针片状含量%≤1512.3合格T0312水洗法＜0.075 mm颗粒含量%≤10.4合格T0310表2细集料技术性能指标Table 2Fine aggregate technical performance indicators指标单位规范要求值表面层实测值结论试验方法表观相对密度≥2.502.836合格T0328含泥量（＜0.075 mm的含量）%≤10.9合格T0333砂当量%≥6060.5合格T0334棱角性（流动时间）s≥3032.5合格T0345第11期胡小弟，等：赛欧铺改性沥青混合料温拌技术武汉工程大学学报第35卷1.2 沥青胶结料 本研究采用70#道路石油沥青，其性能检测指标如表3所示.表3沥青基本性能Table 3Asphalt basic performance技术指标单位规范要求检测结果结论针入度（25℃，100g，5s）0.1 mm60~8069.2合格软化点TR&B℃不小于4649.02合格15℃延度cm不小于100均大于130 cm合格TFOT后残留延度（10℃）cm不小于6129.67合格注：TFOT为沥青薄膜加热试验2矿料级配组成设计 本研究采用公称最大粒径为16 mm的粗型密集配AC\|16C，其沥青混合料组成设计方法可参考文献［9］，级配设计曲线如图1所示.图1AC\|16C级配设计曲线Fig.1AC \| 16C gradation design curve3试验结果与分析本研究采用AC\|16C级配和70#道路石油沥青，通过沥青混合料马歇尔配合比设计方法，确定最佳油石比为4.4%.根据已有的研究［2\|4］，本研究取Thiopave:沥青质量比为30∶70，替代了大约18%的沥青.研究分析Thiopave改性沥青混合料AC\|16C高温稳定性和水稳定性，并对比不养生和养生14天的高温性能的差异以及加改性剂与不加改性剂对其性能的影响. 本研究采用国标规定的车辙试验来测定Thiopave改性沥青混合料的高温稳定性，改性剂为抗剥落剂.试验温度60 ℃，轮压为0.7 MPa，试件尺寸为300 mm×300 mm×50 mm.采用浸水马歇尔和冻融劈裂试验来评价Thiopave改性沥青混合料的水稳定性.实验结果见表4～6.表4车辙试验Table 4Rutting test项目动稳定度DS（次/mm）试验结果技术要求未加Thiopave的 AC\|16C1 001加Thiopave未养生的AC\|16C1 034加Thiopave及抗剥落剂未养生的AC\|16C1 039加Thiopave养生7天的AC\|16C1 435加Thiopave及抗剥落剂养生7天的AC\|16C1 521加Thiopave养生14天的AC\|16C1 822加Thiopave及抗剥落剂养生14天的AC\|16C2 0651 000由表4可以看出： a.加Thiopave未养生的沥青混合料的动稳定度较未加Thiopave的混合料动稳定度有所提高，而加改性剂的沥青混合料又比只加Thiopave的沥青混合料动稳定度稍有增加，表明加Thiopave及改性剂能提高沥青混合料的高温稳定性. b.养生14 d的Thiopave沥青混合料的动稳定度比未加Thiopave和加Thiopave未养生的沥青混合料提高了80%以上，比养生7天的Thiopave的动稳定度提高了27%以上，表明养生14天对Thiopave改性沥青混合料的高温稳定性有较大的提高，而改性剂的加入对沥青混合料的动稳定度有所提高，只是提高的幅度不大.表5残留稳定度Table 5The residual stability项目试验条件马歇尔稳定度/kN浸水残留稳定度/%技术要求未加Thiopave的 AC\|16C60 ℃，0.5 h17.6560℃，48h15.5888.27≥85%加Thiopave未养生的AC\|16C60 ℃，0.5 h60 ℃，48 h21.7418.7586.25≥85%加Thiopave及抗剥落剂未养生的AC\|16C60℃，0.5h60℃，48h21.1818.9689.53≥85%加Thiopave养生7天的AC\|16C60℃，0.5h60℃，48h22.4120.3290.66≥85%加Thiopave及抗剥落剂养生7天的AC\|16C60℃，0.5h60℃，48h23.0520.9590.89≥85%加Thiopave养生14天的AC\|16C60℃，0.5h60℃，48h23.6821.5791.09≥85%加Thiopave及抗剥落剂养生14天的AC\|16C60℃，0.5h60℃，48h24.0722.3592.87≥85%表6冻融劈裂强度比试验 Table 6Freeze\|thaw splitting strength test项目劈裂强度/MPa冻融劈裂强度/MPa劈裂强度比/%技术要求未加Thiopave的 AC\|16C2.612.3288.89≥75%加Thiopave未养生的AC\|16C2.982.5485.23≥75%加Thiopave及抗剥落剂未养生的AC\|16C3.372.8785.24≥75%加Thiopave养生7天的AC\|16C3.383.0790.74≥75%加Thiopave及抗剥落剂养生7天的AC\|16C3.493.2292.36≥75%加Thiopave养生14天的AC\|16C3.683.4894.56≥75%加Thiopave及抗剥落剂养生14天的AC\|16C4.264.0795.65≥75%针对以上几种沥青混合料的对比，沥青混合料的浸水马歇尔试验以及冻融劈裂试验，通过表5～6的数据可以得到： a.加Thiopave未养生的AC\|16C的水稳定性能满足规范要求，但低于未加Thiopave的AC\|16C，其原因可能是加Thiopave未养生的AC\|16C整体数值都比较大，可以说明加Thiopave能改善AC\|16C混合料的马歇尔稳定度和劈裂强度； b.未加Thiopave的 AC\|16C和加Thiopave未养生的AC\|16C以及养生7天的AC\|16C和加Thiopave养生14天的AC\|16C的水稳定性依次递增，而养生14天的AC\|16C相较于7天的AC\|16C 亦有很大的增长，可见，养生对Thiopave改性沥青混合料的水稳定性有较大的改善. c.加Thiopave及抗剥落剂未养生的AC\|16C要优于未加Thiopave的 AC\|16C和加Thiopave未养生的AC\|16C，加Thiopave及抗剥落剂养生7天的AC\|16C要优于加Thiopave养生7天的AC\|16C，加Thiopave及抗剥落剂养生14天的AC\|16C要优于加Thiopave养生14天的AC\|16C；可见，抗剥落剂和Thiopave的共同使用对沥青混合料的水稳定性有较大的改善.4结语 本研究对AC\|16C混合料添加Thiopave改性剂，并比较未养生与养生7天及14天情况下的高温稳定性，可以得到： a.Thiopave改性剂能提高AC\|16C混合料的高温稳定性；对水稳定性没有太明显提高，但是能满足规范的要求，但加抗剥落剂可在提高AC\|16C混合料的高温稳定性的同时提高其水稳定性. b.养生14天相较于养生7天以及不养生对加Thiopave的AC\|16C混合料的高温稳定性和水稳定性有较大的提高，尤其是高温稳定性，因此，养生对于加Thiopave的AC\|16C混合料至关重要. c.本研究选取沥青混合料类型比较单一，在以后的研究中，会对多种沥青混合料进行添加Thiopave的性能试验，进一步验证本研究成果的可靠性.致谢 首先感谢武汉工程大学对本项研究的大力支持；其次，本研究也是师生共同努力的结果，在此，对参与本研究的众人表示衷心的感谢！