關(guān)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(shí)都需要較高的溫度，不僅耗費(fèi)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(yīng)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(shí)間，在國內(nèi)外路道施工中深受歡迎。本試驗(yàn)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(yàn)原材料

瀝青

采用SBS(I-D)改性瀝青，基本指標(biāo)見表1。

溫拌劑

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

制備溫拌瀝青

取四個(gè)圓柱形的攪拌罐，每個(gè)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(zhì)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(jī)下進(jìn)行攪拌，攪拌溫度保持為160℃，轉(zhuǎn)速為1000r/min，攪拌時(shí)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(yàn)方法

通過針入度、軟化點(diǎn)、延度試驗(yàn)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(jì)旋轉(zhuǎn)法測定溫拌瀝青的黏度，采用瀝青氣動回彈技術(shù)測定溫拌瀝青的zui大變形和蠕變恢復(fù)，采用瀝青彎曲蠕變勁度試驗(yàn)測定溫拌瀝青的低溫抗裂性能，試驗(yàn)溫度設(shè)定為-12°c、-18°c、-24°c。

試驗(yàn)結(jié)果

常規(guī)指標(biāo)

依據(jù)據(jù)JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》要求，對不同摻量的溫拌瀝青進(jìn)行常規(guī)性能檢測，結(jié)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(diǎn)升高，延度升高，但三大指標(biāo)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(qiáng)。軟化點(diǎn)可以反映出瀝青的高溫穩(wěn)定性，軟化點(diǎn)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(jì)旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子，調(diào)節(jié)不同溫度下的轉(zhuǎn)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(shí)，溫拌劑對瀝青的黏度有所降低，在105°C時(shí)，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(shù)的降溫原理有關(guān)，表面活性劑類溫拌技術(shù)是指將表面活性類溫拌劑濃縮皂液加入混合料中進(jìn)行拌和，通過改善瀝青與混合料的裹覆作用來達(dá)到降溫效果。表面活性類溫拌劑在混合料中會形成大量結(jié)構(gòu)型水膜潤滑結(jié)構(gòu)，在拌和過程中充當(dāng)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(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此對瀝青的常規(guī)性能指標(biāo)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(jié)料檢測方法，即瀝青質(zhì)量控制試驗(yàn)(QCT),它可以在短時(shí)間內(nèi)測出瀝青的PG分級。該試驗(yàn)使用空氣射流對瀝青試件造成壓痕，并使用激光撓度計(jì)測量由此產(chǎn)生的撓度。

QCT和瀝青針入度的試驗(yàn)條件大體相同，試驗(yàn)溫度和恒定應(yīng)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(shí)間為20s，恢復(fù)時(shí)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(fù)曲線。試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)原理見圖2、圖3。

試驗(yàn)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(dá)到試驗(yàn)溫度要求。試驗(yàn)時(shí)，將樣品罐取出放在QCT上，整個(gè)試驗(yàn)過程在2min內(nèi)完成。QCT試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4，QCT蠕變和恢復(fù)曲線見圖4。

QCT試驗(yàn)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(yàn)的結(jié)果是一致的，溫拌劑使得瀝青輕微變硬。從變形恢復(fù)率來看，溫拌劑使得瀝青的蠕變恢復(fù)能力增強(qiáng)，彈性變大，變形恢復(fù)能力增強(qiáng)，0.5%的溫拌劑摻量zui大變形量zui小，蠕變恢復(fù)率zui高。

低溫彎曲蠕變試驗(yàn)

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(yīng)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(qiáng)了瀝青的應(yīng)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(shí)，瀝青的低溫抗裂性能zui好。

低溫抗裂指標(biāo)

為更加準(zhǔn)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(jìn)行分析，m/S越大，說明瀝青的低溫性能越好。瀝青抗裂指標(biāo)與溫度的關(guān)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(shí)，低溫性能zui好。

結(jié)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(diǎn)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(fù)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(xiàn)：

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[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(yàn)研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)(交通科學(xué)與工程版)，2020，44(1):64-08.

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[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(xué)碩士研究生。主要研究方向：瀝青路面。E-mail:1127144517@qq.com

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Matest-Pavetest的BBR是一種熱電型低溫瀝青彎曲梁流變儀，用于測試瀝青膠結(jié)料在室溫到-40℃（±0.03℃）的彎曲蠕變試驗(yàn)。 荷載由微型伺服控制作動器施加，可施加+25N的負(fù)載，加載頻率可以從靜態(tài)到動態(tài)25Hz，無需配置空壓機(jī)供應(yīng)壓縮空氣。瀝青彎曲梁流變儀通過伺服控制，不需要頻繁校準(zhǔn)以及重復(fù)調(diào)節(jié)空氣軸承的壓力。 只需輸入所需的荷載數(shù)值，伺服控制的作動器就會以難以置信的精度施加并保持所設(shè)定的荷載。 使用安裝在機(jī)器正面的溫度控制器可以非常準(zhǔn)確地控制溫度。用戶可以使用控制器或通過軟件設(shè)置浴溫。瀝青彎曲梁流變儀系統(tǒng)的核心是Matest-Pavetest的控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（CDAS2）和（TestLab）軟件。

常規(guī)應(yīng)用

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?受荷載作用下的裂縫密封低溫特性

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產(chǎn)品特點(diǎn)

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