關鍵詞：道路工程 | 表面活性類溫拌劑 | SBS改性瀝青 | 氣動回彈

傳統(tǒng)熱拌瀝青混合料在拌和及攤鋪時都需要較高的溫度，不僅耗費大量的能源，還會造成環(huán)境污染，影響工人健康[1]。冷拌瀝青混合料雖然能耗低，符合環(huán)保要求，但其路用性能較差，一般只用在高速公路的基層或低等級路面的下面層，應用限制比較大[2,3]。溫拌瀝青混合料介于冷拌和熱拌之間，其不需要太高的溫度即可完成施工，而且整體性能與熱拌瀝青混合料相近。不僅節(jié)能環(huán)保，還可以延長北方地區(qū)冬季施工時間，在國內外路道施工中深受歡迎。本試驗選用表面活性類溫拌劑，探究不同摻量對SBS改性瀝青各方面性能的影響。

試驗原材料

瀝青

采用SBS(I-D)改性瀝青，基本指標見表1。

溫拌劑

溫拌劑采用國內某公司生產的表面活性溫拌劑，常溫下為褐色黏稠狀液體，基本指標見表2。

制備溫拌瀝青

取四個圓柱形的攪拌罐，每個攪拌罐稱取400g瀝青，將盛有瀝青的攪拌罐放入160℃烘箱中烘至能夠自由流動。將溫拌劑加入烘好的瀝青中，摻量分別為瀝青質量的0.3%、0.5%和0.7%。然后將攪拌罐放在有加熱裝置的高速攪拌機下進行攪拌，攪拌溫度保持為160℃，轉速為1000r/min，攪拌時間為30min。攪拌完成后放置室溫下冷卻1h，即制得溫拌瀝青。

試驗方法

通過針入度、軟化點、延度試驗來探究溫拌劑對SBS改性瀝青常規(guī)性能的改變，采用布洛克菲爾德黏度計旋轉法測定溫拌瀝青的黏度，采用瀝青氣動回彈技術測定溫拌瀝青的zui大變形和蠕變恢復，采用瀝青彎曲蠕變勁度試驗測定溫拌瀝青的低溫抗裂性能，試驗溫度設定為-12°c、-18°c、-24°c。

試驗結果

常規(guī)指標

依據(jù)據(jù)JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》要求，對不同摻量的溫拌瀝青進行常規(guī)性能檢測，結果見表3。

表面活性類溫拌劑的加入使得SBS改性瀝青的針入度減小，軟化點升高，延度升高，但三大指標的變化幅度都很小。針入度可以反映出瀝青的黏度與硬度，溫拌劑的加入使得瀝青變硬，抗變形能力增強。軟化點可以反映出瀝青的高溫穩(wěn)定性，軟化點越高，瀝青在高溫下就越穩(wěn)定，溫拌劑的加入可以提高瀝青的耐高溫性。延度可以反映出瀝青的低溫抗裂能力，延度越大，瀝青的塑性越好，低溫下越不容易變形，加入溫拌劑后，瀝青的延度有所上升，說明溫拌劑對于瀝青的低溫性能有所改善。

黏度

采用布洛克菲爾德黏度計旋轉法測定溫拌瀝青在105°C、115°C、135°C、155°C、175°C下的黏度，選擇合適的轉子，調節(jié)不同溫度下的轉速，使其扭矩讀數(shù)在10%-98%。溫拌瀝青黏度隨溫度的變化曲線見圖1。

由瀝青的黏溫曲線可以看出，低溫時，溫拌劑對瀝青的黏度有所降低，在105°C時，0.3%的溫拌劑使得瀝青的黏度下降了6%，0.7%的溫拌劑使得瀝青黏度下降了11%，但是隨著溫度的升高，溫拌劑對降低瀝青黏度的作用減弱。

在135°C以后，溫拌劑對改性瀝青基本沒有降黏作用。這或許與表面活性劑類溫拌技術的降溫原理有關，表面活性劑類溫拌技術是指將表面活性類溫拌劑濃縮皂液加入混合料中進行拌和，通過改善瀝青與混合料的裹覆作用來達到降溫效果。表面活性類溫拌劑在混合料中會形成大量結構型水膜潤滑結構，在拌和過程中充當潤滑劑，從而提高混合料在低溫下的施工和易性[4-7]。其并沒有改變?yōu)r青內部結構，因此對瀝青的常規(guī)性能指標影響不大。

瀝青氣動回彈

瀝青氣動回彈是近幾年由歐洲國家提出的一種簡單、快捷的瀝青膠結料檢測方法，即瀝青質量控制試驗(QCT),它可以在短時間內測出瀝青的PG分級。該試驗使用空氣射流對瀝青試件造成壓痕，并使用激光撓度計測量由此產生的撓度。

QCT和瀝青針入度的試驗條件大體相同，試驗溫度和恒定應力與針入度相似。與針入度不同的是，QCT使用空氣流代替了穿透針，加載時間為20s，恢復時間為50s。QCT不僅可以測量瀝青所受的荷載與變形，還可以得到瀝青完整的蠕變恢復曲線。試驗設備及試驗原理見圖2、圖3。

試驗前，將裝滿瀝青試樣的樣品罐在25°C±0.1℃的保溫箱中放置60min±10min，確保樣品達到試驗溫度要求。試驗時，將樣品罐取出放在QCT上，整個試驗過程在2min內完成。QCT試驗數(shù)據(jù)見表4，QCT蠕變和恢復曲線見圖4。

QCT試驗所得到的瀝青zui大變形暈隨著溫拌劑的加入有所減小，且隨著溫拌劑摻量的增加，瀝青zui大變形量先減小后變大，這與針入度試驗的結果是一致的，溫拌劑使得瀝青輕微變硬。從變形恢復率來看，溫拌劑使得瀝青的蠕變恢復能力增強，彈性變大，變形恢復能力增強，0.5%的溫拌劑摻量zui大變形量zui小，蠕變恢復率zui高。

低溫彎曲蠕變試驗

蠕變勁度模量S和蠕變速率m

蠕變勁度模量S和蠕變速率m可以較好的反映出瀝青的低溫開裂性能，S代表了瀝青在低溫下的變形能力，S越小，低溫下柔性越好，m代表瀝青在低溫下的應力松弛能力，m越大，松弛能力越好，低溫下越不容易開裂[8,9]。溫拌瀝青的蠕變勁度模量S和蠕變速率m隨溫度的變化曲線見圖5、圖6。

隨著溫度的降低，瀝青的勁度模量S變大，m減小，低溫抗裂能力減弱。在同一溫度下，溫拌劑的加入使S減小，m值變大，這表明溫拌劑減弱了瀝青的脆性，增強了瀝青的應力消散能力，改善了瀝青的低溫性能，且隨著在溫拌劑摻量的增加S先減小后增大，m先增大后減小，摻量為0.5%時，瀝青的低溫抗裂性能zui好。

低溫抗裂指標

為更加準確的反映瀝青的低溫抗裂性能，采用蠕變速率與蠕變勁度的比值來進行分析，m/S越大，說明瀝青的低溫性能越好。瀝青抗裂指標與溫度的關系曲線見圖7。

隨著溫度的降低，m/s的值逐漸減小，低溫性能變差。溫拌劑的加入使得瀝青的m/s值變大，說明溫拌劑可以改善瀝青的低溫性能，摻量為0.5%時，低溫性能zui好。

結論

(1)表面活性溫拌劑的加入使SBS改性瀝青的針入度減小、軟化點升高、延度變大，但其變化幅度都不大。

(2)表面活性溫拌劑的加入可以降低SBS改性瀝青的黏度，但隨著溫度的升高，黏度的降低越來越不明顯。

(3)表面活性溫拌劑的加入可以降低SBS改性瀝青的氣動回彈蠕變量，提高氣動回彈的蠕變回復率。

(4)表面活性溫拌劑的加入可以改善SBS改性瀝青的低溫性能，減少瀝青低溫開裂的可能性。

參考文獻：

[1]董浩,董夫強,王俊彥,等.不同溫拌劑對SBS 改性瀝青及其OGFC 混合料性能影響研究[J].武漢理工大學學報(交通科學與工程版)，2019，43(1):141 -145.

[2]汪德才,郝培文,李瑞霞,等.乳化瀝青冷再生混合料低溫抗裂性的試驗研究[J].武漢理工大學學報(交通科學與工程版)，2020，44(1):64-08.

[3]丁新東,曹新明.乳化瀝青和水泥摻量對冷再生混合料性能的影響研究[J].硅酸鹽通報，2020，39(2):459- 465.

[4]楊文杰.基于表面活性技術的瀝青溫拌劑性能及應用研究[D].大連:大連理工大學，2019.

[5]呂玉超,張美玉,張玉貞.溫拌瀝青混合料發(fā)展現(xiàn)狀[J]，石油瀝青，2013，27(5):1-6.

[6]R.Kumar, N.Saboo, P.Kumar, S.Chandra,Effect of warm mix additives on creep and recovery response of conventional and polymer modified asphalt binders? Constr Build Mater.138(2017)352-362.

[7]何永泰,李煒,雷俊安,等.不同溫拌劑對瀝青及混合料性能的影響研究[J].公路，2020，65(9):59-64.

[8]王嵐,李冀,桂婉妹.表面活性劑對溫拌膠粉改性瀝青高低溫性能的影響[J].材料導報，2019，33(6):986-990.

[9]李智文.溫拌膠粉改性瀝青高低溫性能影響因素研究[J].公路，2020，65(10):297-303.

全文完 發(fā)布于《石油瀝青》2021年8月

作者簡介：王恒恒，男，山東人，山東建筑大學碩士研究生。主要研究方向：瀝青路面。E-mail:[email protected]

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