溫拌瀝青熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性分析

張蔭成 閏強(qiáng) 李平

摘要：為研究不同溫拌劑對(duì)瀝青的熱儲(chǔ)存性的影響，文章選取Sasobit和Evotherm 3G兩種溫拌劑加入到70號(hào)瀝青中制備溫拌瀝青，通過試管離析試驗(yàn)、軟化點(diǎn)試驗(yàn)和DSR試驗(yàn)分析了溫拌瀝青的熱儲(chǔ)存性。試驗(yàn)結(jié)果表明：Sasobit溫拌瀝青的軟化點(diǎn)差值均小于規(guī)范限定值，Sa-sobit溫拌瀝青不存在離析現(xiàn)象，Evotherm 3G溫拌瀝青的軟化點(diǎn)在規(guī)范限定值附近存在離析傾向性，Evotherm 3G溫拌劑摻量對(duì)離析影響較小;Sasobit溫拌瀝青的值小于Evotherm 3G溫拌瀝青，且兩種溫拌瀝青的值均隨溫拌劑摻量的增大而呈減小趨勢(shì);綜合離析軟化點(diǎn)試驗(yàn)及DSR試驗(yàn)，Sasobit溫拌瀝青的熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性要優(yōu)于Evotherm 3G溫拌瀝青。推薦將II作為評(píng)價(jià)瀝青熱儲(chǔ)存性能指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：路面工程;溫拌瀝青;軟化點(diǎn)試驗(yàn);DSR試驗(yàn);熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性

中圖分類號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.003

文章編號(hào)：1673-4874（2019）08-0009-03

0引言

交通部印發(fā)的《加快推進(jìn)綠色循環(huán)低碳交通運(yùn)輸發(fā)展意見》中指出，中國(guó)應(yīng)在2020年底實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸行業(yè)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展的目標(biāo)，基本建成綠色循環(huán)低碳交通運(yùn)輸體系。據(jù)交通運(yùn)輸部發(fā)布的統(tǒng)計(jì)公報(bào)，截至2017年年底，中國(guó)高速公路里程達(dá)到了13.65萬km，相較于2016年增加了0.65萬hm，新增的高速公路超過90%使用熱拌瀝青技術(shù)進(jìn)行瀝青路面的鋪筑。熱拌瀝青技術(shù)要求施工溫度在150℃～190℃之間，在施工中導(dǎo)致能源的大量消耗，產(chǎn)生大量廢氣、粉塵及二氧化碳排放，對(duì)施工人員的身體健康造成危害。

溫拌瀝青技術(shù)能降低瀝青混合料施工溫度，減少拌合和施工過程造成的瀝青老化，并降低施工難度，減少能源消耗，受到道路工作者的廣泛關(guān)注，因而廣泛應(yīng)用于各級(jí)公路的施工及養(yǎng)護(hù)，尤其適用于長(zhǎng)大隧道路面、再生瀝青路面、橡膠瀝青路面及人口密集的城市道路路面等。

Bahia通過試驗(yàn)提出LAST法能夠評(píng)價(jià)聚合物改性瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。Lu經(jīng)大量試驗(yàn)表明傳統(tǒng)方法不能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。李平在運(yùn)用傳統(tǒng)試管法進(jìn)行評(píng)價(jià)SBS改性瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性時(shí)，提出了規(guī)范中的方法不能對(duì)sBS改性瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性進(jìn)行真實(shí)反映，并開發(fā)了一種評(píng)價(jià)sBS瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性的測(cè)試儀器。黃衛(wèi)東通過大量試驗(yàn)表明傳統(tǒng)軟化點(diǎn)差值不能良好反映改性瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性。熊萍提出了將離析率Rs作為評(píng)價(jià)瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性指標(biāo)。馮新軍在匯總了大量試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上提出了筒法離析試驗(yàn)用來模擬瀝青儲(chǔ)存條件。任金蘭等人研究了廢舊橡膠粉與SBS復(fù)合改性的瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。薛哲等人指出廢舊輪胎橡膠灰分對(duì)改性瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性無影響。

目前關(guān)于瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性方面的研究多注重改性瀝青方面，而對(duì)溫拌瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性方面鮮有涉及，這勢(shì)必對(duì)溫拌瀝青的應(yīng)用及推廣造成影響。因此，本文選取Sasobit和Evotherm 3G兩種類型溫拌劑，將其加入到70基質(zhì)瀝青中制備溫拌瀝青，采用規(guī)范中的軟化點(diǎn)試驗(yàn)及Superpave方法中的DSR試驗(yàn)對(duì)溫拌瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性進(jìn)行系統(tǒng)研究，其成果有助于溫拌瀝青的推廣，具有理論及實(shí)踐意義。

1原材料

1.1瀝青

本文選用青島安邦路法生產(chǎn)的70#基質(zhì)瀝青，具體技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

1.2溫拌劑

本文選用南非Sasol-Wax公司生產(chǎn)的有機(jī)類溫拌劑Sasobit，其具體技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

Sasobit為由“費(fèi)一托工藝”生產(chǎn)的一種長(zhǎng)鏈脂肪烴，化學(xué)式為CnH2n+2。Sasobit是一種熔點(diǎn)為100℃的微晶蠟，常溫下以顆粒狀或粉末狀存在，直接加入到瀝青中進(jìn)行簡(jiǎn)單攪拌即可降低瀝青黏度，能夠?qū)⑹┕囟冉档?0℃～30℃。

本文選用美德維實(shí)偉克公司（MWV）生產(chǎn)的Evo-therm 3G，其技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

該產(chǎn)品為第三代基于乳化瀝青平臺(tái)的溫拌劑，常溫下為深黃褐色粘稠狀液體，可以直接添加到瀝青中，通過表面活性劑成分改變?yōu)r青分子之間的極性，能夠?qū)⑹┕囟冉档?0℃～50℃。

1.3溫拌瀝青的制備

為研究溫拌劑種類及不同溫拌劑摻量對(duì)溫拌瀝青儲(chǔ)存穩(wěn)定性的影響，本文選取有機(jī)類Sasobit與表面活性類Evotherm 3G兩種不同類型的溫拌劑。其中有機(jī)類Sasobit的摻量分別為：1%、5%（按瀝青質(zhì)量計(jì)）;表面活性劑類Evotherm 3G的摻量分別為：0.4%、1%（按瀝青質(zhì)量計(jì)）。將上述兩種溫拌劑添加入瀝青后，簡(jiǎn)單攪拌10～15m‘ln。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1離析軟化點(diǎn)試驗(yàn)

依據(jù)T 0661-2011中的試管法，將制備好的溫拌瀝青進(jìn)行試驗(yàn)，采用軟化點(diǎn)差值作為評(píng)價(jià)溫拌瀝青離析的指標(biāo)，認(rèn)為軟化點(diǎn)差值<2.5℃時(shí)瀝青不發(fā)生離析現(xiàn)象。測(cè)得的軟化點(diǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表4所示。其中A-S-1表示摻加1%Sasobit的溫拌瀝青。

由表4可知：

（1）Sasobit溫拌瀝青不會(huì)產(chǎn)生離析現(xiàn)象，但高Sasobit摻量的溫拌瀝青具有高離析傾向性。在72h時(shí)，A-S-1的軟化點(diǎn)差值為0.5℃，而A-S-5的軟化點(diǎn)差值稍大，為1.2℃，這可以看出兩種不同摻量的Sasobit溫拌瀝青的軟化點(diǎn)均小于規(guī)范值。同時(shí)隨著Sasobit摻量增大，溫拌瀝青的軟化點(diǎn)差值逐漸升高。具體表現(xiàn)為：A-S-5的軟化點(diǎn)差值高出A-S-1軟化點(diǎn)差值0。7℃。這表明高Sasobit摻量的溫拌瀝青具有高離析傾向性，在具體工程應(yīng)用時(shí)應(yīng)在滿足工程要求的情況下降低Sasobit的摻量。

（2）為掌握Sasobit溫拌瀝青熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性受儲(chǔ)存時(shí)間的影響，做出具體走勢(shì)，如圖1所示。由圖1可得：Sasobit溫拌瀝青的軟化點(diǎn)差值總體上呈現(xiàn)隨儲(chǔ)存時(shí)間的增加而逐漸下降的趨勢(shì)。A-S-1的最大軟化點(diǎn)差值發(fā)生在24h時(shí)，為1.8℃，在48h時(shí)達(dá)到最低值，而后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，軟化點(diǎn)差值緩慢增大。這可能是由于Sasobit加入瀝青后，原有的瀝青體系平衡被打破，而建立全新的平衡需要時(shí)間。A-S-5的軟化點(diǎn)差值隨時(shí)間呈現(xiàn)拋物線狀，最大軟化點(diǎn)差值出現(xiàn)在48h處。這一方面是因?yàn)殡S著Sasobit摻量增大，其在瀝青中分布得較均勻;另一方面則是因?yàn)榻?jīng)24h的高溫靜置，瀝青中的Sasobit向上運(yùn)動(dòng)。

采用相同的試驗(yàn)條件對(duì)制備的Evotherm 3G溫拌瀝青進(jìn)行離析軟化點(diǎn)試驗(yàn)，記錄72h時(shí)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，具體如表5所示。其中A-G-0.4表示摻量為0.4%的Evotherm 3G溫拌瀝青。

由表5可知：

（1）Evotherm 3G溫拌瀝青存在離析傾向。A-G-0.4與A-G-1.0兩種溫拌瀝青的軟化點(diǎn)差值接近分別為2。5℃、2.6℃。其中A-G-0.4的軟化點(diǎn)差值剛好滿足規(guī)范規(guī)定，即軟化點(diǎn)差值≤2.5℃，而A-G-1.0的軟化點(diǎn)差值高出規(guī)范規(guī)定值0.1℃，存在離析現(xiàn)象。然而這可能是試驗(yàn)條件導(dǎo)致的誤差。

（2）Evotherm 3G溫拌劑摻量對(duì)溫拌瀝青的熱儲(chǔ)存性能無影響。摻量為0.4%與1.0%的Evotherm3G溫拌瀝青的下部軟化點(diǎn)相同，僅上部軟化點(diǎn)相差0。1℃。這表明增大Evotherm 3G溫拌劑用量對(duì)提高溫拌瀝青的熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性無影響。

2.2DSR試驗(yàn)

由表6可知：

（1）Evotherm 3G溫拌瀝青的離析程度高于Sasobit溫拌瀝青，具體表現(xiàn)為Evotherm 3G溫拌瀝青的Rs值為Sasobit溫拌瀝青的2倍左右。

（2）Sasobit溫拌瀝青的離析程度受Sasobit摻量影響，隨Sasobit摻量的增大，Rs值逐漸降低。A-S-1的Rs值高出A-S-5的Rs值0.004。這與離析軟化點(diǎn)值存在差異，A-S-1的軟化點(diǎn)差值低于A-S-5的軟化點(diǎn)差值0。7℃，這應(yīng)是不同評(píng)價(jià)方法導(dǎo)致的差異。

（3）Evotherm 3G溫拌瀝青的離析程度隨溫拌劑的增大而逐漸降低。即A-G-1.0的Rs值低于A-G-0.41的Rs值。

3結(jié)語

通過離析軟化點(diǎn)試驗(yàn)與LAST試驗(yàn)對(duì)不同溫拌瀝青的熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性進(jìn)行研究，可以得出如下結(jié)論：

（1）離析軟化點(diǎn)試驗(yàn)表明：Sasobit溫拌瀝青不會(huì)發(fā)生離析現(xiàn)象，但高Sasobit摻量的溫拌瀝青的離析傾向性較大;SGsobit溫拌瀝青的軟化點(diǎn)差值隨溫拌劑摻量增大而呈現(xiàn)逐漸升高趨勢(shì)，但軟化點(diǎn)差值均在規(guī)定范圍內(nèi)。Evotherm 3G溫拌瀝青的軟化點(diǎn)差值在規(guī)范值附近，存在離析傾向，且Evotherm 3G溫拌劑摻量對(duì)溫拌瀝青的熱儲(chǔ)存性能無影響。

（2）DSR試驗(yàn)表明：Evotherm 3G溫拌瀝青的離析程度高于Sasobit溫拌瀝青，Sasobit溫拌瀝青和Evotherm 3G溫拌瀝青的離析程度隨溫拌劑的增大而逐漸降低。

（3）由于離析軟化點(diǎn)試驗(yàn)易受試驗(yàn)條件限制，且綜合DSR試驗(yàn)與離析軟化點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果，SGsobit溫拌瀝青的熱儲(chǔ)存性能優(yōu)于Evotherm 3G溫拌瀝青，推薦將Rs作為評(píng)價(jià)瀝青熱儲(chǔ)存性能指標(biāo)。