Leadcap溫拌劑對SBS改性瀝青性能影響的研究

王 鴿，李永振，樊 亮

(1.山東建筑大學 交通工程學院，山東 濟南 250101；2.山東省交通科學研究院 道路工程研究室，山東 濟南 250102)

Leadcap溫拌劑對SBS改性瀝青性能影響的研究

王 鴿1,2，李永振2，樊 亮2

(1.山東建筑大學 交通工程學院，山東 濟南 250101；2.山東省交通科學研究院 道路工程研究室，山東 濟南 250102)

將不同摻量的Leadcap溫拌劑按照一定的試驗方法摻加進SBS改性瀝青中，檢測瀝青的針入度、軟化點、延度、布氏黏度和流變性能等指標，探討Leadcap溫拌劑對SBS改性瀝青性能的影響。研究表明，Leadcap溫拌劑降低了SBS改性瀝青的稠度；低溫延度增加，改善了低溫抗裂性能；軟化點和車轍因子增大，相位角減小，改善了瀝青的高溫抗車轍性能；布氏黏度減小，對瀝青起到了溫拌作用，達到了環保節能的效果。

Leadcap添加劑；瀝青膠結料；性能；影響

熱拌瀝青混合料的施工方式是路面工程最常用的使用方式，它的溫度可達160～180℃。對于一些寒冷地區，由于運輸的距離較長或者外界的氣溫較低，瀝青混合料的溫度會下降的很快，達不到瀝青混合料要求的壓實溫度，會造成瀝青路面孔隙率過大，造成路面壓實度不夠，在行車荷載和水的作用下，容易產生路面病害。為了解決由于運距長和環境溫度造成的熱拌混合料施工溫度問題，很多專家和學者開展了溫拌技術的研究。溫拌瀝青技術能夠在較低的拌合溫度下進行施工，既能夠節約大量的能源消耗、減輕瀝青的老化程度，也能保證瀝青路面在溫度較低的環境下施工，延長了每年的施工季節，提高了施工效率。

目前已有的溫拌技術主要由三種：有機降粘溫拌技術、發泡降粘溫拌技術、乳化瀝青溫拌技術[1]。有機降粘溫拌技術以其操作簡單、添加方便、溫拌效果顯著等優勢，得到了大范圍的應用。本文通過向SBS改性瀝青中添加對不同摻加量Leadcap溫拌劑，檢測生產的瀝青的針入度、軟化點、延度、布氏黏度和流變性能等指標，從瀝青稠度、高溫抗車轍性能、低溫抗裂性能等方面，來探討Leadcap溫拌劑對SBS改性瀝青性能的影響。

1 原材料的準備及相關性能試驗

1.1 SBS改性瀝青

本試驗基礎瀝青采用某廠家生產的SBS改性瀝青，按照交通運輸部JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》[2]檢測瀝青技術指標，試驗結果見表1。由表1可知，該瀝青指標均滿足JTG F40-2004《公路瀝青路面施工技術規范》[3]中規定的SBS改性瀝青(I-D)技術指標要求。

表1 SBS改性瀝青常規指標檢測結果

1.2 溫拌劑

本試驗選用的溫拌劑為Leadcap，是一種白色粉末狀的結晶體，它是由韓國生產的一種溫拌劑，其原理與Sasobit溫拌劑相同，但是它是對Sasobit溫拌劑的化學分子進行了改造，能夠較低瀝青膠結料的黏度。Leadcap添加劑加入瀝青后，容易與瀝青裹覆結團，因此要注意攪拌均勻[4]。

1.3 試驗方法

本試驗采用外摻法研究Leadcap溫拌劑對SBS改性瀝青性能的影響，摻加比例分別為1%、1.5%和3%。

1)將原樣SBS改性瀝青在烘箱內加熱到充分流動狀態，然后置于加熱套中，將攪拌機攪拌葉放置在瀝青中，邊攪拌邊加熱，到瀝青溫度穩定在170℃；

2)然后加入摻量為1%、1.5%和3%的Leadcap溫拌劑；

3)攪拌過程中溫度控制在170℃±5℃，在1000r/min攪拌速率下攪拌0.5h，然后按照JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》檢測各項技術指標。

2 Leadcap溫拌劑對瀝青性能的影響

2.1 瀝青針入度指標結果及分析

瀝青的針入度試驗是國際上普遍采用的測定瀝青稠度的一種方法，也是劃分瀝青標號采用的一項性能指標。瀝青的針入度反應了瀝青的稠度，針入度越大，瀝青越軟(稠度越小)[4]。本試驗主要測試瀝青的25℃針入度，試驗結果見圖1。

圖1 不同摻量的Leadcap對瀝青針入度的影響

圖1為Leadcap溫拌劑摻量與瀝青針入度的關系曲線圖?？芍?，對于SBS改性瀝青，Leadcap溫拌劑摻量越大，其針入度越大，說明Leadcap溫拌劑能夠有效的降低瀝青的稠度。

2.2 瀝青軟化點指標結果及分析

圖2 不同慘量的Leadcap對瀝青軟化點的影響

軟化點是瀝青最常用的三大指標之一，也是瀝青最基本的性能指標。它是用來評價瀝青膠結料高溫性能的一項指標[4]。采用標準方法進行軟化點試驗，試驗結果見圖2。

圖2為Leadcap溫拌劑摻量與瀝青軟化點的關系曲線圖?？芍?，Leadcap摻量增加，瀝青膠結料的軟化點增加，說明Leadcap溫拌劑能夠增加瀝青膠結料的高溫性能。

2.3 瀝青延度指標結果及分析

瀝青的延度是表征瀝青膠結料低溫性能的指標，瀝青的延度越大，其塑性變形越大，瀝青膠結料的低溫變形能力越好。對于SBS改性瀝青，其試驗溫度采用5℃，拉伸速率為5cm/min。所得的試驗結果如圖3所示。

圖3 不同慘量的Leadcap對瀝青延度的影響

圖3為Leadcap溫拌劑摻量與瀝青延度指標的關系曲線圖?？芍?，Leadcap溫拌劑摻量增大，瀝青的延度指標增大，當Leadcap的摻量為1.5%時，瀝青膠結料延度的增大量最大，但是當Leadcap的摻量高于1.5%時，瀝青膠結料的延度增長較為平緩，說明Leadcap溫拌劑能夠改善瀝青的低溫性能，但并不是簡單的摻量越大，低溫性能越好，而是存在最佳摻量，在該摻量下瀝青的低溫性能最好。

2.4 瀝青布氏黏度指標結果及分析

瀝青的布氏黏度是用來評價瀝青膠結料高溫性能的另一個指標，布氏黏度計主要是測量道路石油瀝青在45℃以上表觀粘度。本試驗采用的轉子為27#，轉速為20r/min，主要研究了在135℃、155℃和175℃下摻加不同含量的Leadcap溫拌劑對瀝青膠結料黏度的影響。試驗結果如圖4所示。

圖4 不同慘量的Leadcap對瀝青布氏黏度的影響

圖4為Leadcap溫拌劑摻量與瀝青布氏黏度指標的關系曲線圖。從圖中可以看出，隨著溫度的逐漸升高，瀝青膠結料的布氏黏度就會逐漸降低。與原樣SBS改性瀝青相比，在同一溫度下隨著Leadcap 摻量的增加，瀝青膠結料的布氏黏度隨之降低。說明Leadcap溫拌劑在高寒地區施工時能夠起到溫拌作用，增加瀝青混凝土施工拌和時的和易性，達到節能環保的效果。

2.5 瀝青流變性能指標結果及分析

DSR試驗采用TA公司的AR-2000ex型動態剪切流變試驗儀，對摻加不同含量的Leadcap溫拌劑進行動態剪切流變試驗，采用溫度掃描的模式。試驗采用直徑為25mm的平板，平板之間的間距為1mm，剪切頻率為10rad/s，溫度掃描范圍為25～75℃，降溫速度為2℃/min。

在溫度比較低的情況下，瀝青膠結料的流變性質可以用復數剪切模量G*和相位角δ來表征。復數剪切模量G*表征的是瀝青膠結料的流動變形的能力，復數剪切模量G*越大，瀝青膠結料的流動性能就越好。而相位角δ代表的是瀝青膠結料的黏性成分和彈性成分的組成結構比例[5]。

圖5 不同慘量的Leadcap對相位角的影響

圖6 不同慘量的Leadcap對復數模量的影響

從圖5、6可以看出，瀝青膠結料的相位角(δ)隨著溫度的升高而增大，而復數模量則隨著溫度的升高而降低。在同一溫度下瀝青膠結料的相位角隨著溫拌劑含量的增加而降低，復數模量隨著溫拌劑含量的增加而降低，說明瀝青的彈性成分在增加，黏性成分減少，瀝青會變硬變脆。

在SHRP的瀝青PG分級中將粘彈性特征參數G*/sinδ作為評價瀝青高溫特性的技術指標，瀝青在高溫狀態下耗能越少，流動變形就越小，抗車轍能力也就越強，所以采用G*/sinδ作為反映瀝青材料的永久變形性能的指標[6]。在不同溫度下的車轍因子G*/sinδ如圖7所示。

圖7 不同摻量的Leadcap對瀝青車轍因子的影響

圖7為Leadcap溫拌劑摻量與瀝青車轍因子的關系曲線圖。由圖可知，Leadcap摻量增大，SBS改性瀝青膠結料的車轍因子G*/sinδ就會隨之增大，說明瀝青膠結料在高溫狀態下耗能較少，流動變形小，抵抗車轍變形的能力強。

3 結論

(1)Leadcap溫拌劑增大了SBS改性瀝青的針入度，降低了其稠度。

(2)Leadcap溫拌劑增大了SBS改性瀝青的軟化點，改善了其高溫性能。

(3)Leadcap 溫拌劑增大了SBS改性瀝青的延度，改善了其低溫抗裂性能。

(4)Leadcap 溫拌劑的加入，降低了瀝青的軟化點和135℃運動粘度，起到了溫拌效果，增加瀝青混凝土施工拌和時的和易性，達到節能環保的效果。

(5)在同一溫度下瀝青膠結料的相位角隨著溫拌劑含量的增加而降低，而復數模量隨著溫度的升高而升高，說明瀝青的彈性成分增加，增加了路面的高溫抗車轍性能。

[1] 熊 剛,徐 霈,張云龍. Sasobit溫拌改性瀝青膠結料性能試驗研究[J].公路交通技術,2013,10(5):34-38.

[2] 交通運輸部.JTG E20-2011 公路工程瀝青及瀝青混合試驗規程[S].北京:人民交通出版社,2011.

[3] 交通運輸部.JTG F40-2004 公路瀝青路面施工技術規范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[4] 李立寒.道路工程材料[M].北京:人民交通出版社,2009.

[5] 王子立.抗紫外線溫拌瀝青的研制[D].濟南:山東建筑大學,2016.

[6] 張肖寧.瀝青與瀝青混合料的粘彈力學原理及應用[M].北京:人民交通出版社,2010.

(本文文獻格式：王 鴿，李永振，樊 亮.Leadcap溫拌劑對SBS改性瀝青性能影響的研究[J].山東化工,2017,46(13):21-23.)

Effect of Leadcap on properties of SBS Modified Asphalt

WangGe1,2，LiYongzhen2,FanLiang2

(1. School of Transportation Engineering,Shandong Jianzhu University,Jinan 250101,China；2.Road Engineering Workshop,Transportation Institute,Jinan 250102,China)

Leadcap warm mix agent of different dosage according to certain test methods with adding SBS modified asphalt,asphalt penetration,detection of softening point,ductility and viscosity and rheological performance,discuss the influence of Leadcap warm mix agent on property of SBS modified asphalt. Research shows that the Leadcap warm mix agent to reduce SBS modified asphalt consistency;low temperature ductility increase,improve crack resistance at low temperature; softening point and rutting factor increases,the phase angle decreased,improve the anti rutting performance of asphalt high temperature; viscosity decreases,the temperature of asphalt mix,to achieve the environmental protection the effect of energy saving.

Leadcap additive;asphalt binder;performance;influence

2017-04-25

王 鴿(1991—)，女，山東濟寧人，碩士研究生在讀，從事瀝青與瀝青混合料方向研究。

TQ334.3;TU535

A

1008-021X(2017)13-0021-03