脫油瀝青應用于高彈改性瀝青混合料的研究

莫正華 楊 森

(重慶市智翔鋪道技術工程有限公司，重慶 401336)

高彈改性瀝青混合料SMA具有良好的高低溫性能、疲勞抗裂性能及抗滑性能，近年來較多應用于鋼橋面鋪裝中，應用效果良好[1-4]。然而，其結合料高彈改性瀝青生產中需要加入大量的改性劑，生產成本較高。脫油瀝青(DOA)是渣油溶劑脫瀝青過程中的副產品，其軟化點高、黏度大，有利于改善瀝青的高溫性能[5-7]。研究表明，脫油瀝青復合改性技術是可行的，一定復配比例的DOA/聚合物材料改性瀝青可以達到I-D的技術標準，且具有更好的經濟性[8-11]。本文分別采用DOA/高彈復合改性瀝青和高彈改性瀝青在相同條件下制備混合料SMA-10，對比研究其路用性能，探究脫油瀝青應用于鋼橋面鋪裝上面層混合料SMA的可行性，既擴展了脫油瀝青的應用范圍，也可降低材料成本。

1 實驗部分

1.1 試驗原材料

高彈改性瀝青和DOA/高彈復合改性瀝青均為公司自主研發，其技術指標如表1所示。可以看出DOA/高彈復合改性瀝青的軟化點、旋轉黏度和針入度比有所提高，針入度、延度和彈性恢復率略有下降。DOA中的主要成分是膠質和瀝青質，軟化點高、黏度大，摻入到高彈改性瀝青使得體系變硬變稠，進而提高改性瀝青的抵抗外界變形能力和高溫穩定性，且抗老化性能得到進一步改善，但低溫抗變形能力和彈性恢復能力有所下降。

表1 改性瀝青技術指標檢測結果

1.2 試驗方法

SMA-10混合料級配設計結果如表2所示。照此級配拌制改性瀝青混合料SMA-10，油石比6.0%，拌和溫度180 ℃，聚酯纖維用量為混合料總質量的0.25%。在相同條件下進行混合料的性能試驗，對比考察兩種混合料SMA-10的路用性能。

表2 SMA-10混合料設計級配

2 試驗結果及分析

2.1 穩定度

進行改性瀝青混合料SMA-10的馬歇爾試驗，結果如表3所示。

表3 SMA-10馬歇爾試驗結果

由表3可知，兩種改性瀝青混合料SMA-10的穩定度均大于7 kN，滿足規范不小于6 kN要求。其中，DOA/高彈復合改性瀝青混合料SMA-10的穩定度(7.67 kN)略高于高彈改性瀝青混合料SMA-10(7.53 kN)，說明DOA/SBS復合改性瀝青混合料SMA-10力學性能良好，且抗塑性變形能力良好。

2.2 高溫性能

進行改性瀝青混合料SMA-10的車轍試驗，結果見表4。

表4 SMA-10車轍試驗結果

由表4可知，當溫度為60 ℃時，DOA/高彈復合改性瀝青混合料SMA-10和高彈改性瀝青混合料SMA-10的動穩定度分別為6 923次/mm和6 117次/mm；當溫度為70 ℃時，其動穩定度分別為3 500次/mm和3 214次/mm。這表明DOA/高彈復合改性瀝青混合料SMA-10具有比高彈改性瀝青混合料SMA-10更為優異的高溫抗車轍性能，這是由于DOA/高彈復合改性瀝青的高溫性能優于高彈改性瀝青。因此，DOA/高彈復合改性瀝青混合料SMA-10可更好地服役于高溫重載地區。

2.3 低溫性能

進行改性瀝青混合料SMA-10的低溫小梁彎曲試驗，結果如表5所示。

表5 SMA-10低溫小梁彎曲試驗結果

由表5可知，相比于高彈改性瀝青混合料SMA-10，DOA/高彈復合改性瀝青混合料SMA-10抗彎拉強度更大，但抗彎拉應變下降，勁度模量增大，低溫脆性有所增加，表明DOA對混合料的低溫抗裂性有消極影響。DOA/高彈復合改性瀝青的低溫性能差于高彈改性瀝青，因此其混合料低溫性能相對較差，但仍然滿足相關技術要求(-10 ℃抗彎拉應變不小于2 500)。

2.4 水穩定性能

進行改性瀝青混合料SMA-10的凍融劈裂試驗和浸水馬歇爾試驗，結果如表6所示。

表6 SMA-10凍融劈裂試驗和浸水馬歇爾試驗結果

由表6可知，DOA/高彈復合改性瀝青混合料SMA-10和高彈改性瀝青混合料SMA-10的殘留穩定度分別為91.2%和93.5%，其凍融劈裂強度比分別為85.3%和87.2%。這表明DOA/高彈復合改性瀝青混合料SMA-10的抗水損壞能力差于高彈改性瀝青混合料SMA-10，水分對其瀝青膜的剝落程度更大。總體來看，DOA對混合料SMA-10的水穩定性能有不利影響，但仍然滿足殘留穩定度和凍融劈裂強度比不小于85%的技術要求。

2.5 疲勞性能

進行改性瀝青混合料SMA-10的四點彎曲疲勞試驗，結果如表7所示。

表7 SMA-10四點彎曲疲勞試驗結果

由表7可知，同一應變水平下，兩種改性瀝青混合料SMA-10的疲勞次數均大于100萬次，其中，高彈改性瀝青混合料SMA-10四點彎曲疲勞次數(206.0萬次)大于DOA/高彈復合改性瀝青混合料SMA-10(175.2萬次)。DOA/高彈復合改性瀝青的低溫延度及延展性不及高彈改性瀝青，在反復彎曲過程中，混合料吸收的彎曲應變能相對較少，因而混合料的疲勞性能有所下降。總體來看，DOA/高彈復合改性瀝青混合料SMA-10的疲勞性能完全滿足鋼橋面鋪裝的使用要求。

3 結論

本文考察了DOA/高彈復合改性瀝青混合料SMA-10的路用性能，并同步對比了SBS復合改性瀝青混合料SMA-10，主要結論如下：

1)相比于高彈改性瀝青，DOA/高彈復合改性瀝青具有優異的高溫性能和抗老化性能，而低溫延性有所下降。2)相同試驗條件下，DOA/高彈復合改性瀝青混合料SMA-10 的穩定度和動穩定度高于高彈改性瀝青混合料SMA-10，其70 ℃動穩定度高達3 500次/mm，表現出更為優異的高溫抗車轍性能，但其低溫抗裂性能、水穩定性能及四點彎曲疲勞性能均不及高彈改性瀝青混合料SMA-10，但仍然滿足相關技術要求。3)DOA/高彈復合改性瀝青混合料SMA-10的路用性能滿足鋼橋面鋪裝使用要求，且經濟性良好，應用前景較為廣闊。