溫拌瀝青膠漿高溫性能研究

馬耀宗 閏強(qiáng) 侯劍楠

摘要：為確定各種因素對(duì)溫拌瀝青高溫性能的影響，文章基于DSR試驗(yàn)研究投料次序、瀝青類(lèi)型、溫度及粉膠比對(duì)溫拌瀝青膠漿性能的影響。結(jié)果表明：投料次序?qū)匕铻r青膠漿性能影響不大，室內(nèi)溫拌瀝青膠漿可通過(guò)分次投料后采用玻璃棒攪拌制備;瀝青類(lèi)型對(duì)溫拌瀝青膠漿性能影響明顯，溫拌改性瀝青膠漿的高溫性能更佳;高粉膠比的溫拌瀝青膠漿具備更好的抗車(chē)轍能力;溫度對(duì)溫拌瀝青膠漿的流動(dòng)性能影響顯著。

關(guān)鍵詞：道路工程;溫拌瀝青膠漿;DsR試驗(yàn);高溫性能

中圖分類(lèi)號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.004

文章編號(hào)：1673-4874（2019）08-0012-03

0引言

截至2017年底，我國(guó)高速公路里程已突破13萬(wàn)km，其中90%高速公路路面采用瀝青混合料鋪設(shè)，由此每年產(chǎn)出的熱拌瀝青混合料高達(dá)過(guò)億噸，不僅消耗大量能源，還會(huì)產(chǎn)生大量廢氣、粉塵，嚴(yán)重影響我國(guó)生態(tài)環(huán)境和施工人員健康。因此降低道路施工碳排放，建設(shè)綠色循環(huán)的低碳交通運(yùn)輸體系刻不容緩。

溫拌瀝青混合料是近年來(lái)興起的一種既能滿(mǎn)足熱拌瀝青混合料性能要求，又可以降低大氣污染的新型技術(shù)，而溫拌瀝青膠漿作為混合料的重要組成部分，對(duì)混合料性能影響顯著，因此國(guó)內(nèi)諸多學(xué)者對(duì)溫拌瀝青膠漿相關(guān)性能進(jìn)行了大量研究。Francisco設(shè)計(jì)相關(guān)試驗(yàn)研究sBS種類(lèi)和摻量對(duì)瀝青膠漿流變性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著SBS摻量的提高會(huì)降低瀝青膠漿溫度敏感性;Ai rey研究了瀝青類(lèi)型、膠漿含量對(duì)瀝青混合料性能的影響，發(fā)現(xiàn)瀝青膠漿和混合料的流變性遵從膠漿和本體應(yīng)變依賴(lài)線性準(zhǔn)則;劉麗通過(guò)利用Brookfield旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)研究瀝青膠漿的流變特性，發(fā)現(xiàn)瀝青膠漿的黏度值受剪切速率、溫度、粉膠比和填料種類(lèi)等因素影響明顯;周志雄基于DsR和BBR研究填料對(duì)瀝青膠漿高低溫性能的影響，同時(shí)對(duì)瀝青膠漿性能預(yù)測(cè)方法進(jìn)行研究。

可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)者大多研究的是溫拌瀝青混合料性能和溫拌瀝青膠漿的流變特性，而鮮有涉及溫拌瀝青膠漿高溫性能影響因素的研究，因此本文基于DsR試驗(yàn)，分析不同因素對(duì)溫拌瀝青膠漿高溫性能的影響，為溫拌混合料技術(shù)應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1原材料

（1）瀝青

試驗(yàn)選用青島安邦路法有限公司生產(chǎn)的70#基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青，其技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果分別如表1、表2所示。

（2）溫拌劑

試驗(yàn)選用南非Sasol-Wax公司生產(chǎn)的Sasobit溫拌劑和美德維實(shí)偉克公司（MWV）生產(chǎn)的Evotherm3G溫拌劑，兩種溫拌劑技術(shù)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果如表3、表4所示。

2溫拌瀝青膠漿性能影響因素研究

為研究投料順序、溫度、不同類(lèi)型瀝青及粉膠比對(duì)溫拌瀝青膠漿的影響，本文采用玻璃棒攪拌的方式制備瀝青膠漿，并基于動(dòng)態(tài)流變剪切試驗(yàn)分析瀝青膠漿復(fù)數(shù)剪切模量G*、相位角δ和車(chē)轍因子G*/sinδ等參數(shù)變化規(guī)律。

2.1復(fù)數(shù)剪切模量

分別采用不同類(lèi)型瀝青、溫拌劑以及溫拌劑摻量進(jìn)行動(dòng)態(tài)流變剪切試驗(yàn)，溫拌基質(zhì)瀝青膠漿和溫拌改性瀝青膠漿復(fù)數(shù)剪切模量測(cè)定結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知：

（1）投料順序和溫拌劑類(lèi)型對(duì)溫拌瀝青膠漿抵抗變形能力影響不明顯。在瀝青類(lèi)型相同的條件下改變礦粉和溫拌劑摻加次序以及溫拌劑類(lèi)型，溫拌瀝青膠漿復(fù)數(shù)剪切模量基本不受掃描溫度變化規(guī)律的影響。

（2）溫拌改性瀝青膠漿的抗變形能力明顯優(yōu)于溫拌基質(zhì)瀝青。當(dāng)其他試驗(yàn)條件相同時(shí)，溫拌改性瀝青膠漿的復(fù)數(shù)剪切模量明顯較高，這是因?yàn)镾BS改性瀝青高溫性能較之基質(zhì)瀝青更好所致。

2.2相位角

不同投料順序下溫拌基質(zhì)瀝青膠漿和溫拌改性瀝青膠漿的相位角指標(biāo)測(cè)試結(jié)果如圖2所示。

（1）投料順序?qū)匕铻r青膠漿相位角指標(biāo)基本沒(méi)有影響。不同投料順序下，兩種不同類(lèi)型的溫拌瀝青膠漿相位角指標(biāo)隨掃描溫度變化的曲線基本重合，這就說(shuō)明投料順序?qū)r青膠漿的黏度特性影響并不明顯。

（2）溫拌劑類(lèi)型和摻量對(duì)瀝青膠漿的相位角指標(biāo)有一定影響。在投料順序、瀝青類(lèi)型相同的條件下，Sasobit溫拌瀝青膠漿的相位角指標(biāo)明顯較3G溫拌劑更高，這可能是不同類(lèi)型溫拌劑與瀝青之間作用機(jī)理不同所致。

2.3車(chē)轍因子

由前兩節(jié)分析可知，投料順序?qū)匕铻r青膠漿的影響較小，本節(jié)采用基質(zhì)瀝青及SBS改性瀝青摻入4%Sasobit溫拌，制備不同粉膠比溫拌瀝青膠漿，并對(duì)其在65℃及77℃環(huán)境下車(chē)轍因子進(jìn)行研究，測(cè)試結(jié)果如表5所示。

由表5可知：

（1）粉膠比對(duì)溫拌瀝青膠漿的車(chē)轍因子影響較大。相同溫度條件下，基質(zhì)瀝青及溫拌SBS改性瀝青車(chē)轍因子皆隨粉膠比增大，車(chē)轍因子增大，則高溫抗車(chē)轍能力增強(qiáng)。這是因?yàn)殡S著粉膠比的提高，瀝青膠漿中礦粉含量增多，結(jié)構(gòu)瀝青增多，自由瀝青的數(shù)量相對(duì)較少，從而使得瀝青膠漿在高溫條件下流動(dòng)變形減小，抗車(chē)轍能力提高。

（2）不同瀝青類(lèi)型對(duì)溫拌瀝青的車(chē)轍因子影響較大。相同溫度及相同粉膠比條件下，溫拌SBS改性瀝青膠漿的車(chē)轍因子均遠(yuǎn)高于溫拌基質(zhì)瀝青膠漿的車(chē)轍離子。這是因?yàn)镾BS改性瀝青的黏度高于70#基質(zhì)瀝青，瀝青自身黏度對(duì)溫拌瀝青的高溫性能影響較大。

（3）溫度對(duì)溫拌瀝青膠漿的車(chē)轍因子影響明顯。相同粉膠比和相同類(lèi)型瀝青條件下，隨著溫度升高，兩種溫拌瀝青膠漿77℃車(chē)轍因子均低于65℃車(chē)轍因子。這表明溫度對(duì)溫拌瀝青膠漿的車(chē)轍因子具有明顯影響，溫度升高顯著提高了瀝青膠漿的流動(dòng)性。

3結(jié)語(yǔ)

（1）投料次序?qū)匕铻r青膠漿的高溫性能基本沒(méi)有影響，推薦分次投料后采用玻璃棒人工攪拌的方式室內(nèi)制備溫拌瀝青膠漿。

（2）再生劑類(lèi)型和摻量對(duì)溫拌瀝青膠漿高溫性能有一定影響。4%Sasobit較之3G溫拌瀝青膠漿的高溫性能略?xún)?yōu)，溫拌改性瀝青膠漿的高溫性能則明顯優(yōu)于基質(zhì)瀝青膠漿。

（3）粉膠比及瀝青類(lèi)型對(duì)溫拌瀝青膠漿的高溫性能影響顯著，隨著粉膠比的增多，或采用sBS改性瀝青，溫拌瀝青的流動(dòng)變形能力降低，車(chē)轍因子增大，通過(guò)采用較大的粉膠比或sBS改性瀝青可提高瀝青路面抗車(chē)轍能力。

（4）溫度對(duì)溫拌瀝青膠漿性能影響顯著，隨著溫度提高，溫拌瀝青膠漿的流動(dòng)性明顯增大，抗車(chē)轍能力降低。