溫拌瀝青膠漿高溫性能研究

馬耀宗 閏強 侯劍楠

摘要：為確定各種因素對溫拌瀝青高溫性能的影響，文章基于DSR試驗研究投料次序、瀝青類型、溫度及粉膠比對溫拌瀝青膠漿性能的影響。結(jié)果表明：投料次序?qū)匕铻r青膠漿性能影響不大，室內(nèi)溫拌瀝青膠漿可通過分次投料后采用玻璃棒攪拌制備;瀝青類型對溫拌瀝青膠漿性能影響明顯，溫拌改性瀝青膠漿的高溫性能更佳;高粉膠比的溫拌瀝青膠漿具備更好的抗車轍能力;溫度對溫拌瀝青膠漿的流動性能影響顯著。

關(guān)鍵詞：道路工程;溫拌瀝青膠漿;DsR試驗;高溫性能

中圖分類號：U414 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.004

文章編號：1673-4874（2019）08-0012-03

0引言

截至2017年底，我國高速公路里程已突破13萬km，其中90%高速公路路面采用瀝青混合料鋪設(shè)，由此每年產(chǎn)出的熱拌瀝青混合料高達過億噸，不僅消耗大量能源，還會產(chǎn)生大量廢氣、粉塵，嚴(yán)重影響我國生態(tài)環(huán)境和施工人員健康。因此降低道路施工碳排放，建設(shè)綠色循環(huán)的低碳交通運輸體系刻不容緩。

溫拌瀝青混合料是近年來興起的一種既能滿足熱拌瀝青混合料性能要求，又可以降低大氣污染的新型技術(shù)，而溫拌瀝青膠漿作為混合料的重要組成部分，對混合料性能影響顯著，因此國內(nèi)諸多學(xué)者對溫拌瀝青膠漿相關(guān)性能進行了大量研究。Francisco設(shè)計相關(guān)試驗研究sBS種類和摻量對瀝青膠漿流變性能及微觀結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著SBS摻量的提高會降低瀝青膠漿溫度敏感性;Ai rey研究了瀝青類型、膠漿含量對瀝青混合料性能的影響，發(fā)現(xiàn)瀝青膠漿和混合料的流變性遵從膠漿和本體應(yīng)變依賴線性準(zhǔn)則;劉麗通過利用Brookfield旋轉(zhuǎn)黏度計研究瀝青膠漿的流變特性，發(fā)現(xiàn)瀝青膠漿的黏度值受剪切速率、溫度、粉膠比和填料種類等因素影響明顯;周志雄基于DsR和BBR研究填料對瀝青膠漿高低溫性能的影響，同時對瀝青膠漿性能預(yù)測方法進行研究。

可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者大多研究的是溫拌瀝青混合料性能和溫拌瀝青膠漿的流變特性，而鮮有涉及溫拌瀝青膠漿高溫性能影響因素的研究，因此本文基于DsR試驗，分析不同因素對溫拌瀝青膠漿高溫性能的影響，為溫拌混合料技術(shù)應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1原材料

（1）瀝青

試驗選用青島安邦路法有限公司生產(chǎn)的70#基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青，其技術(shù)指標(biāo)檢測結(jié)果分別如表1、表2所示。

（2）溫拌劑

試驗選用南非Sasol-Wax公司生產(chǎn)的Sasobit溫拌劑和美德維實偉克公司（MWV）生產(chǎn)的Evotherm3G溫拌劑，兩種溫拌劑技術(shù)指標(biāo)測試結(jié)果如表3、表4所示。

2溫拌瀝青膠漿性能影響因素研究

為研究投料順序、溫度、不同類型瀝青及粉膠比對溫拌瀝青膠漿的影響，本文采用玻璃棒攪拌的方式制備瀝青膠漿，并基于動態(tài)流變剪切試驗分析瀝青膠漿復(fù)數(shù)剪切模量G*、相位角δ和車轍因子G*/sinδ等參數(shù)變化規(guī)律。

2.1復(fù)數(shù)剪切模量

分別采用不同類型瀝青、溫拌劑以及溫拌劑摻量進行動態(tài)流變剪切試驗，溫拌基質(zhì)瀝青膠漿和溫拌改性瀝青膠漿復(fù)數(shù)剪切模量測定結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知：

（1）投料順序和溫拌劑類型對溫拌瀝青膠漿抵抗變形能力影響不明顯。在瀝青類型相同的條件下改變礦粉和溫拌劑摻加次序以及溫拌劑類型，溫拌瀝青膠漿復(fù)數(shù)剪切模量基本不受掃描溫度變化規(guī)律的影響。

（2）溫拌改性瀝青膠漿的抗變形能力明顯優(yōu)于溫拌基質(zhì)瀝青。當(dāng)其他試驗條件相同時，溫拌改性瀝青膠漿的復(fù)數(shù)剪切模量明顯較高，這是因為SBS改性瀝青高溫性能較之基質(zhì)瀝青更好所致。

2.2相位角

不同投料順序下溫拌基質(zhì)瀝青膠漿和溫拌改性瀝青膠漿的相位角指標(biāo)測試結(jié)果如圖2所示。

（1）投料順序?qū)匕铻r青膠漿相位角指標(biāo)基本沒有影響。不同投料順序下，兩種不同類型的溫拌瀝青膠漿相位角指標(biāo)隨掃描溫度變化的曲線基本重合，這就說明投料順序?qū)r青膠漿的黏度特性影響并不明顯。

（2）溫拌劑類型和摻量對瀝青膠漿的相位角指標(biāo)有一定影響。在投料順序、瀝青類型相同的條件下，Sasobit溫拌瀝青膠漿的相位角指標(biāo)明顯較3G溫拌劑更高，這可能是不同類型溫拌劑與瀝青之間作用機理不同所致。

2.3車轍因子

由前兩節(jié)分析可知，投料順序?qū)匕铻r青膠漿的影響較小，本節(jié)采用基質(zhì)瀝青及SBS改性瀝青摻入4%Sasobit溫拌，制備不同粉膠比溫拌瀝青膠漿，并對其在65℃及77℃環(huán)境下車轍因子進行研究，測試結(jié)果如表5所示。

由表5可知：

（1）粉膠比對溫拌瀝青膠漿的車轍因子影響較大。相同溫度條件下，基質(zhì)瀝青及溫拌SBS改性瀝青車轍因子皆隨粉膠比增大，車轍因子增大，則高溫抗車轍能力增強。這是因為隨著粉膠比的提高，瀝青膠漿中礦粉含量增多，結(jié)構(gòu)瀝青增多，自由瀝青的數(shù)量相對較少，從而使得瀝青膠漿在高溫條件下流動變形減小，抗車轍能力提高。

（2）不同瀝青類型對溫拌瀝青的車轍因子影響較大。相同溫度及相同粉膠比條件下，溫拌SBS改性瀝青膠漿的車轍因子均遠高于溫拌基質(zhì)瀝青膠漿的車轍離子。這是因為SBS改性瀝青的黏度高于70#基質(zhì)瀝青，瀝青自身黏度對溫拌瀝青的高溫性能影響較大。

（3）溫度對溫拌瀝青膠漿的車轍因子影響明顯。相同粉膠比和相同類型瀝青條件下，隨著溫度升高，兩種溫拌瀝青膠漿77℃車轍因子均低于65℃車轍因子。這表明溫度對溫拌瀝青膠漿的車轍因子具有明顯影響，溫度升高顯著提高了瀝青膠漿的流動性。

3結(jié)語

（1）投料次序?qū)匕铻r青膠漿的高溫性能基本沒有影響，推薦分次投料后采用玻璃棒人工攪拌的方式室內(nèi)制備溫拌瀝青膠漿。

（2）再生劑類型和摻量對溫拌瀝青膠漿高溫性能有一定影響。4%Sasobit較之3G溫拌瀝青膠漿的高溫性能略優(yōu)，溫拌改性瀝青膠漿的高溫性能則明顯優(yōu)于基質(zhì)瀝青膠漿。

（3）粉膠比及瀝青類型對溫拌瀝青膠漿的高溫性能影響顯著，隨著粉膠比的增多，或采用sBS改性瀝青，溫拌瀝青的流動變形能力降低，車轍因子增大，通過采用較大的粉膠比或sBS改性瀝青可提高瀝青路面抗車轍能力。

（4）溫度對溫拌瀝青膠漿性能影響顯著，隨著溫度提高，溫拌瀝青膠漿的流動性明顯增大，抗車轍能力降低。