Leadcap溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青性能影響的研究

王 鴿，李永振，樊 亮

(1.山東建筑大學(xué) 交通工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101；2.山東省交通科學(xué)研究院 道路工程研究室，山東 濟(jì)南 250102)

Leadcap溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青性能影響的研究

王 鴿1,2，李永振2，樊 亮2

(1.山東建筑大學(xué) 交通工程學(xué)院，山東 濟(jì)南 250101；2.山東省交通科學(xué)研究院 道路工程研究室，山東 濟(jì)南 250102)

將不同摻量的Leadcap溫拌劑按照一定的試驗(yàn)方法摻加進(jìn)SBS改性瀝青中，檢測(cè)瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、延度、布氏黏度和流變性能等指標(biāo)，探討Leadcap溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青性能的影響。研究表明，Leadcap溫拌劑降低了SBS改性瀝青的稠度；低溫延度增加，改善了低溫抗裂性能；軟化點(diǎn)和車轍因子增大，相位角減小，改善了瀝青的高溫抗車轍性能；布氏黏度減小，對(duì)瀝青起到了溫拌作用，達(dá)到了環(huán)保節(jié)能的效果。

Leadcap添加劑；瀝青膠結(jié)料；性能；影響

熱拌瀝青混合料的施工方式是路面工程最常用的使用方式，它的溫度可達(dá)160～180℃。對(duì)于一些寒冷地區(qū)，由于運(yùn)輸?shù)木嚯x較長(zhǎng)或者外界的氣溫較低，瀝青混合料的溫度會(huì)下降的很快，達(dá)不到瀝青混合料要求的壓實(shí)溫度，會(huì)造成瀝青路面孔隙率過大，造成路面壓實(shí)度不夠，在行車荷載和水的作用下，容易產(chǎn)生路面病害。為了解決由于運(yùn)距長(zhǎng)和環(huán)境溫度造成的熱拌混合料施工溫度問題，很多專家和學(xué)者開展了溫拌技術(shù)的研究。溫拌瀝青技術(shù)能夠在較低的拌合溫度下進(jìn)行施工，既能夠節(jié)約大量的能源消耗、減輕瀝青的老化程度，也能保證瀝青路面在溫度較低的環(huán)境下施工，延長(zhǎng)了每年的施工季節(jié)，提高了施工效率。

目前已有的溫拌技術(shù)主要由三種：有機(jī)降粘溫拌技術(shù)、發(fā)泡降粘溫拌技術(shù)、乳化瀝青溫拌技術(shù)[1]。有機(jī)降粘溫拌技術(shù)以其操作簡(jiǎn)單、添加方便、溫拌效果顯著等優(yōu)勢(shì)，得到了大范圍的應(yīng)用。本文通過向SBS改性瀝青中添加對(duì)不同摻加量Leadcap溫拌劑，檢測(cè)生產(chǎn)的瀝青的針入度、軟化點(diǎn)、延度、布氏黏度和流變性能等指標(biāo)，從瀝青稠度、高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能等方面，來探討Leadcap溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青性能的影響。

1 原材料的準(zhǔn)備及相關(guān)性能試驗(yàn)

1.1 SBS改性瀝青

本試驗(yàn)基礎(chǔ)瀝青采用某廠家生產(chǎn)的SBS改性瀝青，按照交通運(yùn)輸部JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[2]檢測(cè)瀝青技術(shù)指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。由表1可知，該瀝青指標(biāo)均滿足JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》[3]中規(guī)定的SBS改性瀝青(I-D)技術(shù)指標(biāo)要求。

表1 SBS改性瀝青常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

1.2 溫拌劑

本試驗(yàn)選用的溫拌劑為L(zhǎng)eadcap，是一種白色粉末狀的結(jié)晶體，它是由韓國(guó)生產(chǎn)的一種溫拌劑，其原理與Sasobit溫拌劑相同，但是它是對(duì)Sasobit溫拌劑的化學(xué)分子進(jìn)行了改造，能夠較低瀝青膠結(jié)料的黏度。Leadcap添加劑加入瀝青后，容易與瀝青裹覆結(jié)團(tuán)，因此要注意攪拌均勻[4]。

1.3 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)采用外摻法研究Leadcap溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青性能的影響，摻加比例分別為1%、1.5%和3%。

1)將原樣SBS改性瀝青在烘箱內(nèi)加熱到充分流動(dòng)狀態(tài)，然后置于加熱套中，將攪拌機(jī)攪拌葉放置在瀝青中，邊攪拌邊加熱，到瀝青溫度穩(wěn)定在170℃；

2)然后加入摻量為1%、1.5%和3%的Leadcap溫拌劑；

3)攪拌過程中溫度控制在170℃±5℃，在1000r/min攪拌速率下攪拌0.5h，然后按照J(rèn)TG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》檢測(cè)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

2 Leadcap溫拌劑對(duì)瀝青性能的影響

2.1 瀝青針入度指標(biāo)結(jié)果及分析

瀝青的針入度試驗(yàn)是國(guó)際上普遍采用的測(cè)定瀝青稠度的一種方法，也是劃分瀝青標(biāo)號(hào)采用的一項(xiàng)性能指標(biāo)。瀝青的針入度反應(yīng)了瀝青的稠度，針入度越大，瀝青越軟(稠度越小)[4]。本試驗(yàn)主要測(cè)試瀝青的25℃針入度，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 不同摻量的Leadcap對(duì)瀝青針入度的影響

圖1為L(zhǎng)eadcap溫拌劑摻量與瀝青針入度的關(guān)系曲線圖?？芍瑢?duì)于SBS改性瀝青，Leadcap溫拌劑摻量越大，其針入度越大，說明Leadcap溫拌劑能夠有效的降低瀝青的稠度。

2.2 瀝青軟化點(diǎn)指標(biāo)結(jié)果及分析

圖2 不同慘量的Leadcap對(duì)瀝青軟化點(diǎn)的影響

軟化點(diǎn)是瀝青最常用的三大指標(biāo)之一，也是瀝青最基本的性能指標(biāo)。它是用來評(píng)價(jià)瀝青膠結(jié)料高溫性能的一項(xiàng)指標(biāo)[4]。采用標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行軟化點(diǎn)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2為L(zhǎng)eadcap溫拌劑摻量與瀝青軟化點(diǎn)的關(guān)系曲線圖。可知，Leadcap摻量增加，瀝青膠結(jié)料的軟化點(diǎn)增加，說明Leadcap溫拌劑能夠增加瀝青膠結(jié)料的高溫性能。

2.3 瀝青延度指標(biāo)結(jié)果及分析

瀝青的延度是表征瀝青膠結(jié)料低溫性能的指標(biāo)，瀝青的延度越大，其塑性變形越大，瀝青膠結(jié)料的低溫變形能力越好。對(duì)于SBS改性瀝青，其試驗(yàn)溫度采用5℃，拉伸速率為5cm/min。所得的試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 不同慘量的Leadcap對(duì)瀝青延度的影響

圖3為L(zhǎng)eadcap溫拌劑摻量與瀝青延度指標(biāo)的關(guān)系曲線圖。可知，Leadcap溫拌劑摻量增大，瀝青的延度指標(biāo)增大，當(dāng)Leadcap的摻量為1.5%時(shí)，瀝青膠結(jié)料延度的增大量最大，但是當(dāng)Leadcap的摻量高于1.5%時(shí)，瀝青膠結(jié)料的延度增長(zhǎng)較為平緩，說明Leadcap溫拌劑能夠改善瀝青的低溫性能，但并不是簡(jiǎn)單的摻量越大，低溫性能越好，而是存在最佳摻量，在該摻量下瀝青的低溫性能最好。

2.4 瀝青布氏黏度指標(biāo)結(jié)果及分析

瀝青的布氏黏度是用來評(píng)價(jià)瀝青膠結(jié)料高溫性能的另一個(gè)指標(biāo)，布氏黏度計(jì)主要是測(cè)量道路石油瀝青在45℃以上表觀粘度。本試驗(yàn)采用的轉(zhuǎn)子為27#，轉(zhuǎn)速為20r/min，主要研究了在135℃、155℃和175℃下?lián)郊硬煌康腖eadcap溫拌劑對(duì)瀝青膠結(jié)料黏度的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 不同慘量的Leadcap對(duì)瀝青布氏黏度的影響

圖4為L(zhǎng)eadcap溫拌劑摻量與瀝青布氏黏度指標(biāo)的關(guān)系曲線圖。從圖中可以看出，隨著溫度的逐漸升高，瀝青膠結(jié)料的布氏黏度就會(huì)逐漸降低。與原樣SBS改性瀝青相比，在同一溫度下隨著Leadcap 摻量的增加，瀝青膠結(jié)料的布氏黏度隨之降低。說明Leadcap溫拌劑在高寒地區(qū)施工時(shí)能夠起到溫拌作用，增加瀝青混凝土施工拌和時(shí)的和易性，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

2.5 瀝青流變性能指標(biāo)結(jié)果及分析

DSR試驗(yàn)采用TA公司的AR-2000ex型動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)儀，對(duì)摻加不同含量的Leadcap溫拌劑進(jìn)行動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)，采用溫度掃描的模式。試驗(yàn)采用直徑為25mm的平板，平板之間的間距為1mm，剪切頻率為10rad/s，溫度掃描范圍為25～75℃，降溫速度為2℃/min。

在溫度比較低的情況下，瀝青膠結(jié)料的流變性質(zhì)可以用復(fù)數(shù)剪切模量G*和相位角δ來表征。復(fù)數(shù)剪切模量G*表征的是瀝青膠結(jié)料的流動(dòng)變形的能力，復(fù)數(shù)剪切模量G*越大，瀝青膠結(jié)料的流動(dòng)性能就越好。而相位角δ代表的是瀝青膠結(jié)料的黏性成分和彈性成分的組成結(jié)構(gòu)比例[5]。

圖5 不同慘量的Leadcap對(duì)相位角的影響

圖6 不同慘量的Leadcap對(duì)復(fù)數(shù)模量的影響

從圖5、6可以看出，瀝青膠結(jié)料的相位角(δ)隨著溫度的升高而增大，而復(fù)數(shù)模量則隨著溫度的升高而降低。在同一溫度下瀝青膠結(jié)料的相位角隨著溫拌劑含量的增加而降低，復(fù)數(shù)模量隨著溫拌劑含量的增加而降低，說明瀝青的彈性成分在增加，黏性成分減少，瀝青會(huì)變硬變脆。

在SHRP的瀝青PG分級(jí)中將粘彈性特征參數(shù)G*/sinδ作為評(píng)價(jià)瀝青高溫特性的技術(shù)指標(biāo)，瀝青在高溫狀態(tài)下耗能越少，流動(dòng)變形就越小，抗車轍能力也就越強(qiáng)，所以采用G*/sinδ作為反映瀝青材料的永久變形性能的指標(biāo)[6]。在不同溫度下的車轍因子G*/sinδ如圖7所示。

圖7 不同摻量的Leadcap對(duì)瀝青車轍因子的影響

圖7為L(zhǎng)eadcap溫拌劑摻量與瀝青車轍因子的關(guān)系曲線圖。由圖可知，Leadcap摻量增大，SBS改性瀝青膠結(jié)料的車轍因子G*/sinδ就會(huì)隨之增大，說明瀝青膠結(jié)料在高溫狀態(tài)下耗能較少，流動(dòng)變形小，抵抗車轍變形的能力強(qiáng)。

3 結(jié)論

(1)Leadcap溫拌劑增大了SBS改性瀝青的針入度，降低了其稠度。

(2)Leadcap溫拌劑增大了SBS改性瀝青的軟化點(diǎn)，改善了其高溫性能。

(3)Leadcap 溫拌劑增大了SBS改性瀝青的延度，改善了其低溫抗裂性能。

(4)Leadcap 溫拌劑的加入，降低了瀝青的軟化點(diǎn)和135℃運(yùn)動(dòng)粘度，起到了溫拌效果，增加瀝青混凝土施工拌和時(shí)的和易性，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

(5)在同一溫度下瀝青膠結(jié)料的相位角隨著溫拌劑含量的增加而降低，而復(fù)數(shù)模量隨著溫度的升高而升高，說明瀝青的彈性成分增加，增加了路面的高溫抗車轍性能。

[1] 熊 剛,徐 霈,張?jiān)讫? Sasobit溫拌改性瀝青膠結(jié)料性能試驗(yàn)研究[J].公路交通技術(shù),2013,10(5):34-38.

[2] 交通運(yùn)輸部.JTG E20-2011 公路工程瀝青及瀝青混合試驗(yàn)規(guī)程[S].北京:人民交通出版社,2011.

[3] 交通運(yùn)輸部.JTG F40-2004 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[4] 李立寒.道路工程材料[M].北京:人民交通出版社,2009.

[5] 王子立.抗紫外線溫拌瀝青的研制[D].濟(jì)南:山東建筑大學(xué),2016.

[6] 張肖寧.瀝青與瀝青混合料的粘彈力學(xué)原理及應(yīng)用[M].北京:人民交通出版社,2010.

(本文文獻(xiàn)格式：王 鴿，李永振，樊 亮.Leadcap溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青性能影響的研究[J].山東化工,2017,46(13):21-23.)

Effect of Leadcap on properties of SBS Modified Asphalt

WangGe1,2，LiYongzhen2,FanLiang2

(1. School of Transportation Engineering,Shandong Jianzhu University,Jinan 250101,China；2.Road Engineering Workshop,Transportation Institute,Jinan 250102,China)

Leadcap warm mix agent of different dosage according to certain test methods with adding SBS modified asphalt,asphalt penetration,detection of softening point,ductility and viscosity and rheological performance,discuss the influence of Leadcap warm mix agent on property of SBS modified asphalt. Research shows that the Leadcap warm mix agent to reduce SBS modified asphalt consistency;low temperature ductility increase,improve crack resistance at low temperature; softening point and rutting factor increases,the phase angle decreased,improve the anti rutting performance of asphalt high temperature; viscosity decreases,the temperature of asphalt mix,to achieve the environmental protection the effect of energy saving.

Leadcap additive;asphalt binder;performance;influence

2017-04-25

王 鴿(1991—)，女，山東濟(jì)寧人，碩士研究生在讀，從事瀝青與瀝青混合料方向研究。

TQ334.3;TU535

A

1008-021X(2017)13-0021-03