乳化型溫拌劑對瀝青性能指標的影響

張 華，祁 峰

（1.中鐵十二局集團有限公司，太原030024；2.西安公路研究院，西安710065）

溫拌瀝青混合料與傳統的熱拌瀝青混合料相比，其拌和與壓實溫度較低，能源消耗和廢氣排放較少，同時可有效延長施工時效，是一種新型的節能環保型道路材料。近幾年，隨著國內外科研工作者對溫拌技術的深入研究，使得該技術日益成熟；然而，我國目前由于缺乏統一的溫拌劑和溫拌瀝青國家標準規范，更多的研究集中于溫拌瀝青混合料的綜合路用性能，而忽視了溫拌劑對作為膠結料的瀝青性能影響研究。

乳化型溫拌劑是一種表面活性劑，添加到瀝青中后會與瀝青發生一系列的物理化學反應，從而改變瀝青的原有性能。本文將針對乳化型溫拌劑對原瀝青性能指標的影響做進一步深入研究。

1 原材料及試驗方案

1.1 原材料

瀝青：SBS成品改性瀝青，SK-90#、SK-70#基質瀝青基本技術指標如表1所示。

表1 瀝青主要性能指標試驗結果

根據試驗所得的基礎數據，SBS改性瀝青各項指標均達到《公路瀝青路面施工技術規范》（JTGF40-2004）中改性瀝青I-C瀝青的規定要求；90#和70#基質瀝青都滿足規范有關要求。

溫拌劑：乳化型溫拌劑選取目前市場應用效果較好的兩種溫拌劑，分別為一種進口溫拌劑產品“A”和國內某公路研究院自主研發的溫拌劑“B”。添加量均為瀝青質量的0.7%，在特定的溫度下攪拌均勻即可。

1.2 試驗儀器及方案

對于SBS改性瀝青和二種基質瀝青，在添加溫拌劑前后分別測定瀝青的三大指標、針入度指數PI和不同溫度下的旋轉黏度。

試驗過程中用到的儀器有：針入度儀、延度儀、旋轉黏度儀和薄膜烘箱等。

對于到老化試驗涉及以下兩種方案：

試驗方案一：分別在175℃、163℃、151℃和139℃下對SBS改性瀝青和添加HH-X溫拌劑的SBS改性瀝青進行薄膜烘箱老化試驗，老化時間5h。然后測試瀝青老化后的25℃針入度和5℃延度。

試驗方案二：模擬瀝青路面實際鋪筑時瀝青混合料的老化，瀝青混合料從拌和樓拌和好到現場攤鋪，往往需要3~4h，有時時間更長，在此過程中，混合料的溫度較高，瀝青存在一個老化過程，因此在室內試驗中，分別在170℃和140℃下拌和熱拌瀝青混合料和HH-X型溫拌瀝青混合料，然后將熱拌瀝青混合料在170℃，HH-X型溫拌瀝青混合料在140℃的烘箱中保持4h，采用回流式瀝青抽提儀回收瀝青，測試瀝青物理指標的變化。

2 試驗結果

2.1 三大指標及針入度指數試驗結果

對三種瀝青在三個不同溫度下的針入度試驗結果見表2。

表2 瀝青性能指標試驗結果

A.針入度試驗：針入度試驗是國際上用來測定黏稠（固體、半固體）瀝青稠度的一種常用方法。通常稠度高的瀝青，針入度值愈小，表示瀝青愈硬，它是我國現行標準中劃分瀝青等級的主要依據。在15℃、25℃、30℃三個溫度下，不論是SBS改性瀝青，還是90#和70#基質瀝青，加入A和B兩種乳化型溫拌劑后，其針入度的變化都比較小，由此可見，A和B兩種溫拌劑對瀝青的針入度幾乎沒有影響。

B.針入度指數：針入度指數PI是表征瀝青感溫性的指標之一，PI越小，瀝青對溫度的變化越敏感。在SBS改性瀝青及90#和70#基質瀝青中分別加入兩種乳化型溫拌劑后，瀝青的針入度指數有所增加，但是增加的幅度很小，說明乳化型溫拌劑的加入可以改善瀝青的感溫性，但是影響不大。

C.軟化點試驗：軟化點是表征瀝青高溫性能的有效指標，瀝青軟化點不能太低或太高，否則夏季融化，冬季脆裂且不易施工。加入乳化型溫拌劑后改性瀝青和基質瀝青的軟化點均沒有顯著變化，說明乳化型溫拌劑對瀝青的高溫性能沒有明顯影響。

D.延度試驗：延度反映瀝青的柔韌性，延度越大，瀝青的柔韌性越好。兩種溫拌劑對SBS改性瀝青和70#基質瀝青延度有一定的負面影響，但是影響很小；在90#基質瀝青中加入A和B后低溫延度有較為明顯的提高，低溫性能得到改善。

2.2 乳化型溫拌劑對瀝青黏度的影響研究

在不同溫度下瀝青黏度試驗結果如表3所示。

表3 不同溫度下的黏度（Pa.s）測試結果

（1）隨著溫度的升高，瀝青旋轉黏度急劇下降，在150℃左右下降趨勢變緩。添加溫拌劑后，在溫度低于160℃時，溫拌瀝青的粘度與原瀝青黏度變化不大。

（2）溫拌劑可降低改性瀝青的高溫運動黏度；兩種乳化型溫拌劑對90#和70#基質瀝青的60℃動力黏度影響很小。

2.3 溫拌劑對瀝青老化性能的影響研究

瀝青混合料在拌和、攤鋪、碾壓以及使用過程中都存在老化問題，采用溫拌技術后，溫度降低對SBS改性瀝青老化的影響。考慮到溫拌瀝青混合料的實際拌和溫度較低，設計了兩個試驗方案來分析溫度對瀝青老化的影響。

2.3.1 實驗方案一

由于溫拌瀝青混合料的拌和溫度達不到175℃，故不對添加HH-X溫拌劑的瀝青進行該溫度下的老化試驗。老化后瀝青的針入度和延度指標試驗結果見表4。

表4 老化試驗結果

A.添加HH-X溫拌劑與不添加HH-X溫拌劑的SBS改性瀝青中相比，相同老化溫度后前者的針入度均較大，且與未老化前相比，相差不大，說明HH-X溫拌劑后對瀝青老化有一定的延緩作用。

B.添加HH-X溫拌劑與不添加HH-X溫拌劑的SBS改性瀝青中相比，相同老化溫度后前者的延度均較大，且與未老化前相比，相差較小，說明HH-X溫拌劑后對瀝青老化有一定的延緩作用。

C.隨著老化溫度的降低，老化后瀝青的針入度和延度均顯著提高。由于采用溫拌技術后瀝青的使用溫度顯著降低，因此溫拌技術可以顯著降低瀝青的老化。

2.3.2 試驗方案二

抽提回收瀝青試驗數據見表5。

表5 回收瀝青技術指標

A.添加HH-X型溫拌劑的瀝青技術指標明顯優于不加溫拌劑的。

B.本試驗中溫拌瀝青混合料的老化溫度僅降低了30℃，主要原因是考慮到目前溫拌技術一般推薦降低拌和溫度30℃，如果考慮到HH-X型溫拌瀝青混合料的實際降溫幅度更大，溫拌技術對瀝青的老化將更低。

分析其原因主要有兩個方面：溫拌瀝青混合料的老化溫度本來就比熱拌瀝青混合料低30℃，毫無疑問，溫度越高，瀝青老化越嚴重，技術指標變化越大；溫拌劑自身具有再生、活化瀝青的性能，故可以緩和瀝青的老化。

2.3.3 方案一和方案二對比分析

A.在相同老化溫度下，方案二中瀝青技術指標低于方案一，這主要是由于按方案二老化時，瀝青膜更薄，瀝青老化較嚴重。此外，抽提回收瀝青時，三氯乙烯對瀝青的性質可能也存在一定的影響。

B.兩個方案得出的試驗結果都是相同的，即溫拌瀝青混合料的瀝青的老化程度明顯低于熱拌瀝青混合料，由此可知溫拌技術能有效的降低瀝青的老化。

3 結論

A.添加溫拌劑后，瀝青的針入度指數有較小幅度的增加，說明乳化型溫拌劑的加入可以改善瀝青的感溫性，但是影響不大。

B.加入乳化型溫拌劑后改性瀝青和基質瀝青的軟化點均沒有顯著變化，說明乳化型溫拌劑對瀝青的高溫性能沒有明顯影響。

C.兩種溫拌劑對SBS改性瀝青和70#基質瀝青延度有一定的負面影響，但是影響很小；在90#基質瀝青中加入A和B后低溫延度有較為明顯的提高，低溫性能得到改善。

D.溫拌瀝青混合料的瀝青的老化程度明顯低于熱拌瀝青混合料，采用溫拌技術可有效改善瀝青的老化。

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