不同溫拌劑對瀝青性能的影響分析

(重慶交通大學土木工程學院 重慶 400074)

一、引言

隨著節能環保意識提升，溫拌瀝青技術受到廣泛關注，它能有效降低瀝青混合料施工及拌合溫度，節約瀝青混合料的拌制能耗、降低瀝青熱老化程度、減少有害氣體排放、延長施工運距和時限、減少施工對周圍環境影響、改善施工人員勞動條件[1-3]。當前國內外學者對基于有機添加劑機理和表面活性劑原理的溫拌劑進行了大量研究，分析了不同溫拌劑的降溫效果以及對瀝青和瀝青混合料的性能影響[4-6]。本文從溫拌劑對瀝青性能影響和降溫效果兩方面，對課題組自研的兩款表面活性劑型溫拌劑WM-1、WM-2與有機添加劑型溫拌劑Sasobit進行綜合比較。

二、溫拌劑分析和遴選

以我國常用的針入度、軟化點、延度、粘度等作為評價指標，研究不同溫拌劑對瀝青性能的影響。根據已有研究成果，將Sasobit、WL-1和WL-2三種溫拌劑分別按總瀝青質量百分數的3%、3%和6%加入到瀝青中，根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)測定瀝青樣品的三大指標和粘度，實驗結果如表1。為簡潔表述，將瀝青樣品命名：A—70#基質瀝青、B—3%Sasobit改性70#瀝青、C—3%WL-1改性70#瀝青、D—6%WL-2改性70#瀝青。

表1 三大指標試驗結果

(一)溫拌劑對瀝青三大指標的影響

(1)結果表明：①在三個溫度下，WL-2型溫拌劑使瀝青的針入度明顯增大；加入Sasobit和WL-1后都有所下降；②在70#基質瀝青中分別加入3種溫拌劑后，WL-2改性瀝青的針入度指數顯著下降，而加入Sasobit和WL-1的瀝青針入度指數均有所增加，表明這兩種溫拌劑的加入可以在一定程度上提高瀝青的感溫性，且 Sasobit對瀝青感溫性提高較顯著。(2)加入Sasobit和WL-1，70#基質瀝青軟化點顯著提高，表明這兩種有機添加劑能夠改善瀝青高溫性能；而WL-2使70#基質瀝青軟化點降低，說明其對瀝青高溫性能有負面影響。(3)10℃和15℃下，Sasobit和WL-1兩型溫拌劑加入均使70#基質瀝青延度顯著降低，且Sasobit對瀝青延度的負面影響較WL-1大；WL-2加入70#基質瀝青后低溫延度有較為明顯提高，瀝青柔韌性加大，低溫性能得到改善。

(二)溫拌劑對瀝青粘度的影響

粘度是反映瀝青膠結料在外力作用下抵抗變形的能力，是表示瀝青粘滯性的性能參數，常見瀝青混合料設計方法均采用粘度與溫度曲線來確定瀝青混合料拌和與壓實溫度。采用Brookfield粘度計測定瀝青在不同溫度下的表觀粘度，研究溫拌劑對瀝青粘度的影響。

圖1 粘溫曲線

可知：①隨溫度升高，瀝青粘度呈降低趨勢，140℃時下降趨勢變緩；添加溫拌劑后，不同溫度下瀝青粘度均出現一定程度下降，說明溫拌劑能提高瀝青混合料的和易性；②在120℃、140℃條件下，WL-1型和WL-2型溫拌劑的降粘效果明顯優于Sasobit。③采用規范上確定基質瀝青混合料拌和與壓實溫度的方法，以(170±20)cp和(280±30)cp粘度為混合料拌和與壓實粘度標準，得出4款瀝青的拌和溫度分別為154℃、145℃、140℃、140℃，擊實溫度分別為139℃、130℃、127℃、127℃，可得WL-1型和WL-2型溫拌劑較Sasobit降低拌和與壓實溫度的能力更好。

三、主要結論

綜合三大指標試驗和瀝青旋轉黏度試驗結果，可以得到WL-1型溫拌劑較WL-2型和Sasobit對瀝青膠結料的高溫性能改善效果更好、低溫性能影響更小、降粘效果更好，為此，選用WL-1型溫拌劑應用于本項目后續研究。