表面活性型溫拌劑對(duì)瀝青理化性質(zhì)的影響

張宇楠，廖克儉，王洪國(guó)，韓 蕾，董寶利，焉志鳳

（1. 遼寧石油化工大學(xué)，遼寧 撫順 113001； 2. 遼河石油勘探局筑路工程公司，遼寧 盤錦 124120）

傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料在生產(chǎn)和施工的過程中，不僅要消耗大量的能源，而且還會(huì)排放出大量的廢氣和粉塵，降低周圍的環(huán)境質(zhì)量，有損施工人員的身體健康[1,2]。為了降低能源消耗和廢氣排放，人們開始研制一種拌合溫度介于熱拌瀝青混合料（150~180 ℃）和冷拌瀝青混合料（10~40 ℃）之間，性能達(dá)到（或接近）熱拌瀝青混合料的新的高節(jié)能低排放型瀝青混合料[3,4]，即溫拌瀝青混合料（Warm Mix Asphalt, WMA）。

本文采用基于表面活性技術(shù)的LKW-Ⅱ型溫拌劑，以黏度為指標(biāo)，確定溫拌劑的最佳用量，并考察溫拌劑對(duì)瀝青針入度、軟化點(diǎn)、延度理化性質(zhì)的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料和儀器

1.1.1 原料

瀝青：遼河AH-90#瀝青，溫拌劑：LKW-Ⅱ型溫拌劑（自制）。

1.1.2 儀器

SD-0625型瀝青布氏旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)（上海地學(xué)儀器研究所），SYD-2801C型瀝青針入度試驗(yàn)機(jī)（上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司），SYD-2806E型全自動(dòng)瀝青軟化點(diǎn)試驗(yàn)器（上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司），LY型瀝青延度測(cè)定儀（無錫市石油儀器設(shè)備廠）。

1.2 瀝青黏度的測(cè)定

將溫拌劑與瀝青在 100 ℃溫度下攪拌混合 30 min，分別配制成溫拌劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、2%、3%、4%和 5%的溫拌瀝青試樣，分別測(cè)試 100、105和110 ℃溫度條件下，不同溫拌瀝青試樣的黏度。

1.3 瀝青理化性質(zhì)的測(cè)定

1.3.1 瀝青針入度的測(cè)定

將溫拌瀝青試樣注入到預(yù)先選好的試樣皿中，使其在室溫中冷卻1.5 h，然后將其轉(zhuǎn)移到規(guī)定的實(shí)驗(yàn)溫度25 ℃的恒溫水浴中，恒溫1.5 h。到恒溫時(shí)間后，取出溫拌瀝青試樣測(cè)定其針入度。

1.3.2 瀝青軟化點(diǎn)的測(cè)定

將溫拌瀝青試樣注入環(huán)中至略高于環(huán)面，將試樣在室溫空氣中冷卻30 min后，用熱刀刮去高于環(huán)面的試樣，使與環(huán)面齊平。將試樣置于(5±0.5)℃的水中，恒溫15 min。到恒溫時(shí)間后，測(cè)定溫拌瀝青試樣軟化點(diǎn)。

1.3.3 瀝青延度的測(cè)定

將溫拌瀝青試樣從模具的一端向另一端往返地倒入，使試樣略高于模具。將試樣在室溫空氣中冷卻30 min，然后把模具和試樣一起放入（5±0.5)℃的水中。30 min后取出試樣，用熱刀刮平。再放到(5±0.5)℃的水中恒溫1.5 h。到恒溫時(shí)間后，取出溫拌瀝青試樣測(cè)定其延度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 最佳溫拌劑用量的確定

不同溫拌劑加入量對(duì)溫拌瀝青黏度有不同程度的影響。為研究不同溫拌劑加入量對(duì)溫拌瀝青黏度的影響規(guī)律，將所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制成不同溫拌劑加入量下的黏度與溫度曲線，如圖1。

圖1 不同溫拌劑加入量下的黏度與溫度關(guān)系Fig.1 Relationship between viscosity and temperature under different warm mix additive dosage

根據(jù)圖1，取溫度為105 ℃時(shí)不同溫拌劑加入量的黏度繪制曲線，如圖2。

圖2 在105 ℃時(shí)黏度與溫拌劑加入量關(guān)系Fig.2 Relationship between viscosity and warm mix additive dosage at 105 ℃

由圖2可知，隨著溫拌劑加入量的不斷增大，溫拌瀝青的黏度呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，當(dāng)溫拌劑的加入量為3%時(shí)，溫拌瀝青的黏度降到最低值。由于溫拌瀝青黏度越低，證明溫拌劑的降黏效果越好[5]，所以可以確定溫拌劑的最佳加入量為3%。

3%溫拌劑加入量的溫拌瀝青與基質(zhì)瀝青理化性質(zhì)分析見表1。

由表1可知，溫拌瀝青針入度和軟化點(diǎn)與基質(zhì)瀝青相比，雖略有變化，但任然符合《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG F40-2004的要求[6]。

表1 溫拌瀝青與基質(zhì)瀝青理化性質(zhì)對(duì)比表Table 1 Physicochemical properties of WMA and new asphalt

2.2 溫拌劑對(duì)瀝青理化性質(zhì)影響

瀝青最重要的理化性質(zhì)主要包括其針入度、軟化點(diǎn)以及延度[7]，因此溫拌劑對(duì)以上性質(zhì)的影響在本文中進(jìn)行了討論。

2.2.1 溫拌劑對(duì)針入度的影響

將實(shí)驗(yàn)測(cè)定的不同溫拌劑加入量下的針入度繪制成曲線，如圖3。

圖3 瀝青針入度與溫拌劑加入量關(guān)系Fig.3 Relationship between penetration of asphalt and warm mix additive dosage

由圖3可知，瀝青的針入度隨著溫拌劑加入量的增加而逐漸增大。

2.2.2 溫拌劑對(duì)軟化點(diǎn)的影響

將實(shí)驗(yàn)測(cè)定的不同溫拌劑加入量下的軟化點(diǎn)繪制成曲線，如圖4。

圖4 瀝青軟化點(diǎn)與溫拌劑加入量關(guān)系Fig.4 Relationship between softening point of asphalt and warm mix dosage

由圖4可知，瀝青的軟化點(diǎn)隨著溫拌劑加入量的增加而逐漸減小。

2.2.3 溫拌劑對(duì)延度的影響

實(shí)驗(yàn)測(cè)定的不同溫拌劑加入量下的延度結(jié)果見表2。

表2 不同溫拌劑加入量下的延度Table 2 Asphalt ductility under different warm mix additive dosage

由表2可知，雖然溫拌劑的加入量不同，但是延度均大于150 cm，說明溫拌劑對(duì)瀝青的延度沒有太大影響。

3 結(jié) 論

（1）選用LKW-Ⅱ型溫拌劑加入量為3%時(shí)，溫拌劑對(duì)瀝青的降黏效果最好。

（2）加入溫拌劑之后，雖然對(duì)于瀝青的延度沒有太大影響，但是其軟化點(diǎn)降低、針入度增加，從而改善了基質(zhì)瀝青的理化性質(zhì)。

（3）選用LKW-Ⅱ型溫拌劑對(duì)瀝青有明顯的降黏效果，因此降低生產(chǎn)和施工過程中對(duì)能源的消耗，節(jié)約成本，減少了有毒氣體和粉塵的排放，同時(shí)保證施工人員的人身安全。

［1］郭永雄. 溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料的性能對(duì)比研究[J]. 山西交通科技，2010(6)：14-15.

［2］朱沅峰，吳超凡，張繼森，吳盛華. 3種添加劑溫拌瀝青混合料使用性能比較[J]. 公路，2011(7)：202-206.

［3］徐世法，顏彬，季節(jié)，高原. 高節(jié)能低排放型溫拌瀝青混合料的技術(shù)現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J]. 公路，2005(7)：195-198.

［4］楊樹人. 溫拌添加劑對(duì)瀝青和瀝青混合料性能的影響[D]. 重慶：重慶交通大學(xué)，2008.

［5］冉維廷. 硏溫拌瀝青混合料瀝青降黏機(jī)理 究[D]. 西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2011.

［6］JTG F40-2004 公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范[S].

［7］張東好，李君艷，張旭霞.淺析瀝青三大指標(biāo)測(cè)定結(jié)果的影響因素[J].石油瀝青，2009，23(6)：57-60.