SBR- SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料路用性能研究

韓曉亮，白映強

（蘭州市公路服務(wù)中心，甘肅 蘭州730000）

0 引 言

隨著環(huán)保理念的普及，瀝青路面RAP 的重復利用已成為道路建設(shè)領(lǐng)域的熱點研究問題。而乳化瀝青冷再生技術(shù)則成為最常見的舊路面再生技術(shù)，且改性乳化瀝青冷再生技術(shù)已成為當前冷再生技術(shù)的主流方向。分析現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，已有技術(shù)研究主要是探究橡膠粉、SBS 及SBR 等各個類型改性乳化瀝青對冷再生混合料的低溫性能、高溫性能、耐久性及抗疲勞性能等路用性能的影響[1-7]，且均主要針對單一改性劑條件下的改性乳化瀝青冷再生混合料進行，而對復合改性瀝青冷再生混合料的研究甚少。綜上所述，本文提出制備SBR-SBS 復合改性乳化瀝青，并將其運用于冷再生混合料中，并通過試驗驗證并分析復合改性劑對乳化瀝青冷再生混合料的路用性能影響變化趨勢及規(guī)律，為SBR-SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料的應(yīng)用推廣提供科學的參考依據(jù)。

1 原材料

1.1 RAP

此次試驗用RAP 來源于貴陽市某公路路面銑刨料，舊瀝青混合料RAP 抽提前的級配見表1。

1.2 新集料

此次試驗用新粗集料選用四川某廠石灰石，細集料選用重慶某廠石灰石，礦粉選用重慶北碚石灰石礦粉，外加水選用飲用水。

1.3 水泥

此次試驗用水泥選用重慶南海水泥的32.5#普通硅酸鹽水泥，其主要技術(shù)指標經(jīng)測試均滿足規(guī)范要求（見表2）。

1.4 SBR-SBS 改性乳化瀝青的制備及性能評價

此次試驗用乳化瀝青制備分三步，首先選用中石油70 號基質(zhì)瀝青，并相分三組分別添加1%、2%、3%的SBS 進行改性瀝青制備，然后將制備好的SBS 改性瀝青進行乳化得到SBS 乳化瀝青，最后再將3.5%的SBR 膠乳加入成品SBS 乳化瀝青中并混合均勻，從而制備成三組不同SBS 摻量的SBR-SBS 復合改性乳化瀝青。測定乳化瀝青性能結(jié)果見表3。

表3 結(jié)果顯示，三組SBR-SBS 復合改性瀝青的各項指標滿足要求，且其蒸發(fā)殘留物的性能優(yōu)良。

1.5 級配組成及混合料配合比

通過級配設(shè)計，組成以抽提舊料為基礎(chǔ)，加入再生混合料50%的新集料，配置成AC-20 礦料級配，具體見表4。

綜合國內(nèi)外資料研究及相關(guān)試驗探究，此次試驗用混合料最佳用水量取7%，乳化瀝青用量取5%，水泥用量為集料總質(zhì)量的1.5%。

2 混合料的路用性能試驗研究

根據(jù)上節(jié)所得級配及配合比進行混合料的水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性及低溫穩(wěn)定性等路用性能試驗。

表1 舊瀝青混合料RAP 抽提前級配

表2 水泥技術(shù)指標

表3 SBR-SBS 復合改性乳化瀝青性能指標

表4 混合料級配

2.1 水穩(wěn)定性

將三組SBR-SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料試件分別分為三組，一組試件略掉真空飽水直接進行凍融循環(huán)試驗，二組進行正常真空保水后凍融循環(huán)試驗，三組為未凍融空白試驗組。試驗后將一組與三組試件的劈裂強度進行計算得到劈裂強度比以評價水對冷再生混合料初期養(yǎng)生后的影響；將二組與三組試件的劈裂強度比值來評價冷再生混合料經(jīng)初期養(yǎng)生后的水穩(wěn)定性能。

2.1.17 d 水穩(wěn)性

采取直接凍融循環(huán)、真空飽水凍融與空白未凍融試驗后，得到隨不同SBS 摻量的SBR-SBS 復合乳化瀝青冷再生混合料的水穩(wěn)定性試驗評價結(jié)果見表5。

表5 SBR-SBS 復合乳化瀝青冷再生混合料初期水穩(wěn)定性試驗結(jié)果

分析表5 數(shù)據(jù)可得，經(jīng)過真空飽水凍融循環(huán)后，各個組別的乳化瀝青冷再生混合料的凍融劈裂強度比均較未真空保水的凍融劈裂強度比降低，且降低幅度分別為13%、13.3%、15.3%，其降低幅度明顯隨著SBS 摻量的增加而增大。另一方面，隨著SBS 摻量的增加，各個試驗組別混合料的劈裂強度及劈裂強度比均呈現(xiàn)增大趨勢，且在摻量達到2%以后，混合料的真空飽水劈裂強度比均達到75%以上，而未真空飽水的混合料劈裂強度比可達到85%以上。由此說明SBS 摻量達到2%～3%時，SBR-SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料的水穩(wěn)定性良好，能夠有效抵抗水損壞，可以較好滿足實際工程的應(yīng)用要求。

2.1.228 d 水穩(wěn)性

依照試驗規(guī)程要求，成型混合料并測定SBR-SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料的28 d馬歇爾殘留穩(wěn)定度及28 d 劈裂強度比，試驗結(jié)果見表6。

表628 d 馬歇爾穩(wěn)定度和凍融劈裂強度

表6 可以看出，SBR-SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料28 d 的殘留穩(wěn)定度均達到85%以上，而混合料的劈裂強度比也均達到90%以上。由此說明，SBS 及SBR 復合改性后，混合料的抗水損能力優(yōu)秀，表明復合改性劑的摻入可大幅提高冷再生混合料的抗水損性能。

綜上所述，SBR-SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料不管是短期還是長期的水穩(wěn)定性均良好，能夠很好地抵御水損壞。

2.2 高溫穩(wěn)定性

根據(jù)試驗規(guī)程要求，分別成型車轍試件，并在常溫下養(yǎng)生7 d 和28 d 后進行60℃車轍試驗，得到試驗結(jié)果見表7。

表7 高溫穩(wěn)定性試驗

表7 結(jié)果可以看出，經(jīng)過7 d 的養(yǎng)生后，各個組別的SBR-SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料的動穩(wěn)定度均在9000 次/mm 以上，且隨著齡期的增加動穩(wěn)定度隨著齡期呈現(xiàn)緩慢的上升趨勢，在28 d 時3%的SBS 摻量下，混合料的動穩(wěn)定度能達到10000 次/mm 以上。另一方面，隨著SBS 摻量的增加，混合料的動穩(wěn)定度均呈上升趨勢。因此可以說明當采取SBR-SBS 復合改性乳化瀝青進行冷再生時，混合料具備優(yōu)良的抗車轍性能，能夠在高溫條件下不產(chǎn)生車轍不變形。

2.3 低溫抗裂性

根據(jù)規(guī)范要求成型混合料，并在常溫下養(yǎng)生7 d后切割成規(guī)定尺寸的彎曲試件，然后放入-10℃低溫箱養(yǎng)生5 h 以上，并進行低溫彎曲試驗，得到試驗結(jié)果如圖1 所示。

圖1 低溫彎曲試驗結(jié)果

圖1 可以得出，隨著SBS 摻量的增加，SBRSBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料的低溫彎拉應(yīng)變也呈增大趨勢，2%的SBS 摻量下的彎拉應(yīng)變較1%摻量下的增大8.5%，而3%摻量下的彎拉應(yīng)變較2%摻量下增大9.8%，達到3561 με。SBS 與SBR 膠乳的復合摻配顯著提高了瀝青的柔韌性，因此得到SBR-SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料的低溫應(yīng)變高，其混合料低溫抗裂性能優(yōu)。

3 結(jié) 語

（1）先將基質(zhì)瀝青中摻加1%～3%的SBS 進行改性，然后將制備好的SBS 改性瀝青進行乳化得到SBS 乳化瀝青，最后再將3.5%的SBR 膠乳加入其中并混合均勻，可制備成三組不同SBS 摻量的SBR-SBS 復合改性乳化瀝青，且此方法制備得到的復合改性乳化瀝青的性能均能較好地滿足規(guī)范要求。

（2）摻加再生混合料50%的新集料配置AC-20級配，并通過試驗得到此次試驗用混合料最佳用水量取7%，乳化瀝青用量取5%，水泥用量為集料總質(zhì)量的1.5%。

（3）真空飽水凍融循環(huán)后的乳化瀝青冷再生混合料7 d 凍融劈裂強度比較未真空保水的凍融劈裂強度比降低，且降低幅度隨著SBS 摻量的增加而增大；隨著SBS 摻量的增加，混合料的7 d 劈裂強度及劈裂強度比均呈現(xiàn)增大趨勢，且在摻量達到2%以后，混合料的真空飽水劈裂強度比均達到75%以上，而未真空飽水的混合料劈裂強度比可達到85%以上。28 d 齡期下，SBR-SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料的殘留穩(wěn)定度均達到85%以上，劈裂強度比也均達到90%以上。SBR-SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料的短期、長期水穩(wěn)定性均良好，能夠很好地抵御水損壞。

（4）SBR-SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料的動穩(wěn)定度隨著SBS 摻量的增加呈上升趨勢，隨著齡期的增加而呈現(xiàn)緩慢上升；在7 d 齡期時，各個組別下混合料的動穩(wěn)定度均達到9000 次/mm 以上；在28 d 齡期，3%的SBS 摻量下，混合料的動穩(wěn)定度能達到10000 次/mm 以上。SBR-SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料具備優(yōu)良的抗車轍性能，能夠在高溫條件下不產(chǎn)生車轍不變形。

（5）SBR-SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料的低溫彎拉應(yīng)變隨著SBS 摻量的增加呈增大趨勢，2%的SBS 摻量下的彎拉應(yīng)變較1%摻量下的增大8.5%，而3%摻量下的彎拉應(yīng)變較2%摻量下增大9.8%，達到3561 με，SBR-SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料的低溫應(yīng)變高，其混合料低溫抗裂性能優(yōu)異。

（6）當乳化瀝青中SBS 摻量達到3%、SBR 達到3.5%時，所制備的SBR-SBS 復合改性乳化瀝青冷再生混合料路用性能最優(yōu)異。