高黏度改性劑對瀝青性能的影響

叢卓紅，吳喜榮，鄭南翔，盧明華

（1.長安大學(xué)道路施工技術(shù)與裝備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710064;2.山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006;3.長安大學(xué) 特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710064;4.江西省交通廳鷹瑞高速公路項(xiàng)目建設(shè)辦公室，江西撫州 344900）

高黏度改性劑對瀝青性能的影響

叢卓紅1，吳喜榮2，鄭南翔3，盧明華4

（1.長安大學(xué)道路施工技術(shù)與裝備教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安 710064;2.山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006;3.長安大學(xué) 特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710064;4.江西省交通廳鷹瑞高速公路項(xiàng)目建設(shè)辦公室，江西撫州 344900）

分析了不同標(biāo)號、不同性質(zhì)瀝青摻加高黏改性劑TPS后的性能變化規(guī)律。結(jié)果表明:隨著高黏改性劑TPS摻量的增加，瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)趨于穩(wěn)定。推薦高黏瀝青配方:采用基質(zhì)瀝青加工高黏瀝青TPS摻量為12%，采用SBS I-D瀝青加工高黏瀝青TPS摻量為8%。

道路工程;高黏改性劑;摻量;高黏瀝青配方

隨著我國公路建設(shè)的迅速發(fā)展，安全、環(huán)保、舒適的路面材料是道路使用者的要求，排水瀝青路面是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的典型代表［1］。但由于混合料空隙率較大（15% ～25%），降水、空氣、陽光極易侵入材料內(nèi)部，導(dǎo)致路面耐久性降低。因此，要求所用的瀝青材料具有較好的水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性及抗老化性能。目前一般認(rèn)為用于排水性瀝青路面的結(jié)合料為高黏度瀝青，以確保排水性瀝青路面具有更好的使用性能［2］。國內(nèi)外排水路面多在瀝青中摻加高黏劑提高材料耐久性［3-4］。國內(nèi)高黏劑應(yīng)用較多的為日本TPS，在陜西新、舊機(jī)場高速公路，江蘇鹽通高速公路、浙江麗龍高速公路、重慶均有采用，TPS與基質(zhì)瀝青混合時(shí)摻加量多為12%，TPS與SBS改性瀝青混合時(shí)摻加量多為8%［5-8］。海川公司、交通部公路科學(xué)研究院、上海浦東建設(shè)開發(fā)了高黏改性劑在國內(nèi)有一定的應(yīng)用［9］。高黏劑的劑量多參考國外經(jīng)驗(yàn)確定，不同劑量的高黏劑對瀝青性能的影響研究較少。筆者以不同類型的瀝青添加不同劑量的TPS高黏劑，研究瀝青指標(biāo)隨TPS摻量的變化規(guī)律，對不同類型瀝青提出合理的TPS摻量。

1 原材料性質(zhì)

1.1 瀝 青

瀝青采用90#A級、70#A級、SBS I-D型瀝青，瀝青技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 瀝青性能指標(biāo)Tab.1 Technical indexes of asphalt for high viscosity asphalt

（續(xù)表1）

1.2 高黏度改性劑

本研究所采用的高黏度改性劑TPS（全稱TAFPACK-Super）是一種排水性瀝青路面專用的改性劑。TPS是以熱塑性橡膠為主要成分，再配以黏結(jié)性樹脂和增塑劑等其他成分。采用機(jī)械攪拌方式即可使普通瀝青改良成為高黏度瀝青。TPS改性劑的物理特性如表2。

表2 TPS的物理性能Tab.2 Physical performance of TPS

1.3 高黏改性瀝青的制備

首先將瀝青加熱到（170±5）℃，按規(guī)定用量加入TPS，先手工攪拌30 min，然后用高速剪切攪拌機(jī)恒溫下以低速攪拌30 min，再以高速攪拌2～3 h，之后低速攪拌2～3 h，使TPS均勻分散于瀝青中并使其均勻穩(wěn)定。

2）對基質(zhì)瀝青而言，TPS摻量在12%以后，軟化點(diǎn)提高的趨勢變緩，對SBS I-D改性瀝青而言，TPS摻量在4%以后軟化點(diǎn)提高較緩。

2 高黏改性瀝青試驗(yàn)結(jié)果及分析

在研究TPS不同劑量的改性效果時(shí)，選用了針入度、軟化點(diǎn)、延度、彈性恢復(fù)、黏度等指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)，TPS摻量為瀝青質(zhì)量的百分比。這是因?yàn)檫@些指標(biāo)不僅是高黏度改性瀝青的基本指標(biāo)，而且這些指標(biāo)的測試結(jié)果有較強(qiáng)的可比性。

2.1 TPS對針入度的影響

瀝青針入度隨TPS摻量變化曲線如圖1。由圖1可看出:

1）瀝青25℃針入度隨著TPS摻量的增加呈現(xiàn)下降的趨勢，最終呈現(xiàn)穩(wěn)定趨勢;

2）摻加TPS改性劑后，瀝青針入度下降的速率與原始瀝青的針入度有關(guān)，原始瀝青的針入度越大，針入度下降速率越大，3者排序:90#A級瀝青＞70#A級瀝青＞SBS I-D瀝青;

3）對每種瀝青而言，改性劑劑量增加到一定程度后，25℃針入度基本維持在40（0.1 mm）左右。

2.2 TPS對軟化點(diǎn)的影響

采用環(huán)與球法測試瀝青的軟化點(diǎn)。瀝青軟化點(diǎn)隨TPS摻量變化曲線如圖2。由圖2可看出:

1）瀝青軟化點(diǎn)隨著TPS摻量的增加呈現(xiàn)增加的趨勢;

2.3 TPS 對延度的影響

瀝青延度隨TPS摻量變化曲線如圖3。由圖3可看出:

1）瀝青延度隨著TPS摻量的增加呈現(xiàn)增加的趨勢;

2）摻加TPS后瀝青的延度與原始瀝青的延度有較大關(guān)系，原始瀝青的延度較大，則摻加同劑量TPS后，延度也較大;

3）對70#瀝青而言，TPS摻量在12%以后，延度提高的趨勢變緩，對SBS I-D改性瀝青而言，TPS摻量在8%以后延度提高較緩;

圖3 瀝青延度隨TPS摻量變化曲線Fig.3 Relation curve of asphalt ductility with TPS dosage

4）摻加TPS后，不同類型瀝青最終10℃延度在80～100 cm范圍內(nèi)，最終5℃延度在50～60 cm范圍內(nèi)。

2.4 TPS對彈性恢復(fù)的影響

瀝青彈性恢復(fù)隨TPS摻量變化曲線如圖4。由圖4可看出:

1）瀝青彈性恢復(fù)隨著TPS摻量的增加呈現(xiàn)增加的趨勢;

2）摻加TPS后瀝青的彈性恢復(fù)與原始瀝青的彈性恢復(fù)有較大關(guān)系，原始瀝青的彈性恢復(fù)較大，則摻加同劑量TPS后，彈性恢復(fù)也較大;

3）對基質(zhì)瀝青而言，TPS摻量在12%以后，彈性恢復(fù)提高的趨勢變緩，對SBS I-D改性瀝青而言，TPS摻量在6%以后延度提高較緩。

圖4 瀝青彈性恢復(fù)隨TPS摻量變化曲線Fig.4 Relation curve of asphalt penetration with TPS dosage

2.5 TPS對黏度的影響

瀝青黏度隨TPS摻量變化曲線如圖5。由圖5可看出:

1）在同一溫度下，瀝青黏度隨著TPS摻量的增加呈現(xiàn)增加的趨勢;

2）摻加高黏改性劑后瀝青黏度的對數(shù)與溫度呈線性關(guān)系，隨著溫度的增加，黏度下降;

圖5 瀝青黏度隨TPS摻量變化曲線Fig.5 Relation curve of asphalt viscosity with TPS dosage

3）對基質(zhì)瀝青而言，TPS摻量在12%以后，黏度提高的趨勢變緩，對SBS I-D改性瀝青而言，TPS摻量在8%以后黏度提高較緩。

2.6 高黏瀝青試驗(yàn)指標(biāo)匯總

根據(jù)高黏瀝青技術(shù)要求確定的高黏劑摻量如表3。

表3 高黏劑摻量Tab.3 Dosage of high viscosity modifier TPS

采用基質(zhì)瀝青加工高黏瀝青推薦TPS摻量為12%，采用SBS I-D瀝青加工高黏瀝青TPS摻量為8%。高黏瀝青的試驗(yàn)指標(biāo)見表4。

3 結(jié)語

1）高黏改性劑TPS對瀝青的各項(xiàng)性能均有較好的改善效果。

2）隨著高黏改性劑TPS的摻量增加，瀝青的各項(xiàng)性能指標(biāo)趨于穩(wěn)定。

3）采用基質(zhì)瀝青加工高黏瀝青推薦TPS摻量為12%，采用SBS I-D瀝青加工高黏瀝青TPS摻量為8%。

表4 高黏瀝青性能指標(biāo)Tab.4 Technical indexes of high viscosity asphalt

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GAO Zhong-jun，HE Wei-ping.Development and application study of SINOTPS high viscosity modifier［J］.Highway，2007（1）:168-170.

Impact of High Viscosity Modifier on Asphalt Properties

CONG Zhuo-hong1，WU Xi-rong2，ZHENG Nan-xiang3，LU Ming-hua4
（1.Key Laboratory for Highway Construction Technology ＆ Equipment of Ministry of Education，Chang’an University，Xi’an 710064，Shaanxi，China;2.Shanxi Provincial Research Institute of Communications，Taiyuan 030006，Shanxi，China;3.Key Laboratory for Special Area Highway Engineering of Ministry of Education，Chang’an University，Xi’an 710064，Shaanxi，China;4.Yingtan-Ruijin Expressway Construction Office，Jiangxi Provincial Communications Department，F(xiàn)uzhou 344900，Jiangxi，China）

High viscosity asphalt properties of different asphalt grade and different kind mixed with TPS were analyzed.With the TPS dosage increasing，the asphalt properties are tending to be stable.The recommended high viscosity asphalt recipes are the base asphalt mixed with 12%dosage TPS，and the SBS I-D mixed with 8%dosage TPS.

road engineering;high viscosity modifier;dosage;recommended recipe

U414.4

A

1674-0696（2011）04-0759-04

10.3969/j.issn.1674-0696.2011.04.013

2011-04-26;

2011-06-01

江西省交通廳科技項(xiàng)目（200832）

叢卓紅（1979-），女，山東乳山人，講師，博士，主要從事路面材料及養(yǎng)護(hù)方面的工作。E-mail:czhwh05@163.com。