溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青性能的影響

楊志峰,周志剛,羅根傳,3,王習(xí)進(jìn)

(1.長沙理工大學(xué) 道路結(jié)構(gòu)與材料交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 長沙 410004;2.江西省高速公路投資集團(tuán)有限責(zé)任公司,江西南昌 330000;3.廣西交通投資集團(tuán)有限公司,廣西南寧 530000)

溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青性能的影響

楊志峰1,2,周志剛1,羅根傳1,3,王習(xí)進(jìn)1

(1.長沙理工大學(xué) 道路結(jié)構(gòu)與材料交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南 長沙 410004;2.江西省高速公路投資集團(tuán)有限責(zé)任公司,江西南昌 330000;3.廣西交通投資集團(tuán)有限公司,廣西南寧 530000)

為進(jìn)一步完善溫拌瀝青技術(shù),針對(duì)測試瀝青的常規(guī)指標(biāo)與實(shí)際路用性能的關(guān)聯(lián)性、PG分級(jí)方法對(duì)溫拌瀝青的適用性及其應(yīng)用范圍等方面的不足,分析了不同溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青性能的影響。選用7種溫拌劑,分別對(duì)SBS改性瀝青制備溫拌瀝青進(jìn)行了布氏旋轉(zhuǎn)粘度和粘溫掃描等試驗(yàn)。研究結(jié)果表明:有的溫拌劑不利于SBS改性瀝青的高溫穩(wěn)定性,或不利于其低溫性能,或不利于其施工性能。根據(jù)添加溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青在施工溫度區(qū)間的降粘效果和溫拌瀝青的高溫性能要求,推薦選用A和B 2種溫拌劑。動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)結(jié)果表明:與溫拌劑B相比,添加溫拌劑A能顯著地提高SBS改性瀝青的高溫抗車轍性能。若不考慮拌合過程中的短期老化,摻人A和B溫拌劑,采用溫拌工藝,能增強(qiáng)SBS改性瀝青的抗疲勞性能。若考慮熱拌工藝,溫拌劑A對(duì)SBS改性瀝青的抗疲勞性能不利。

SBS改性瀝青;溫拌劑;瀝青常規(guī)指標(biāo);PG分級(jí)

傳統(tǒng)的熱拌瀝青混合料(hot-mix asphalt,簡稱為HMA)是一種熱拌熱鋪材料,其拌和、攤鋪及碾壓過程均需在較高的溫度下(135～160℃)進(jìn)行,不僅消耗大量能源,而且會(huì)排放出大量廢氣和粉塵,污染環(huán)境和影響施工人員的身體健康。為此歐美國家開發(fā)了一類低能耗環(huán)保型的溫拌瀝青混合料(warm-mix asphalt,簡稱為WMA)來替代熱拌瀝青混合料[1—3]。溫拌瀝青混合料使用特定的技術(shù)或添加劑,使其拌和及施工溫度比熱拌瀝青混合料的低30～50℃,卻具有與熱拌瀝青混合料相近的施工和路用性能。從2005年開始,中國引進(jìn)了溫拌瀝青混合料技術(shù),并在近幾年鋪筑了一些試驗(yàn)路。研究和工程實(shí)踐[4—10]表明:不同溫拌劑的適應(yīng)范圍、設(shè)計(jì)和施工工藝及使用效果有所不同。在不同的工程中,需將改性的具體瀝青對(duì)象及其工程與環(huán)境特點(diǎn)開展系統(tǒng)的研究論證。而已有的研究成果大多是針對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用的瀝青開展的,具有局限性。相對(duì)于普通瀝青, SBS改性瀝青溫拌技術(shù)的研究尚存在不足。此外,不少學(xué)者的試驗(yàn)限于相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求的瀝青性能指標(biāo),缺乏對(duì)瀝青實(shí)際路用性能的系統(tǒng)研究。目前,公認(rèn)美國SHRP的PG分級(jí)方法能真實(shí)地反映瀝青路用性能的優(yōu)劣。在PG分級(jí)方法中,測試短期老化(模擬施工老化后早期瀝青路面狀態(tài))瀝青的高溫車轍因子和失效溫度,檢驗(yàn)其是否滿足高溫穩(wěn)定性的要求;測試短期老化+長期老化(模擬長期使用瀝青路面狀態(tài))瀝青的中溫疲勞因子,檢驗(yàn)其是否滿足中溫抗疲勞性能的要求。必須指出,該方法僅適用于熱拌瀝青路面,而溫拌瀝青混合料的施工溫度比熱拌瀝青混合料的低30～50℃,溫拌施工的瀝青老化程度大為減輕。故有必要調(diào)整PG分級(jí)方法中模擬長期老化的方式,更真實(shí)地反映溫拌瀝青的路用性能。因此,作者擬針對(duì)SBS改性瀝青,選用7種溫拌劑,在不同溫拌瀝青的針人度、軟化點(diǎn)、延度及粘度指標(biāo)的基礎(chǔ)上,根據(jù)粘溫關(guān)系和粘度指標(biāo),篩選適合的溫拌劑,并進(jìn)一步通過動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn),基于PG分級(jí)方法,對(duì)比分析不同老化方式下溫拌瀝青的高溫抗車轍性能和中溫抗疲勞性能,為溫拌瀝青路面工程提供參考依據(jù)。

1 原材料

1.1 SBS改性瀝青

試驗(yàn)用瀝青為SBS(I—D)改性瀝青,其性能指標(biāo)為:針人度5.6 mm,延度104.1 cm,軟化點(diǎn)78.1℃,閃點(diǎn)319℃,135℃粘度2.68 Pa·s,旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱(RTFOT)老化后殘留物質(zhì)量變化0.1%,25℃殘留針人度比88%,5℃殘留延度63.55 cm。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》[11]的要求。

1.2 溫拌劑

選取7種溫拌劑進(jìn)行比較。采用的摻量分別為:溫拌劑A3%,溫拌劑B0.7%,溫拌劑C5%,溫拌劑D5%,溫拌劑E4%,溫拌劑F4%,溫拌劑G0.5%。

1)溫拌劑A:德國Sasol-Wax公司生產(chǎn)的Sasobit,為白色或淡黃色固體小顆粒的新型聚烯烴類瀝青普適改性劑,由合成長鏈飽和碳?xì)浠衔锏幕旌衔锝M成。其機(jī)理為:加人低熔點(diǎn)的有機(jī)添加劑到瀝青或者混合料中,溫拌劑熔化后,在瀝青中起潤滑作用,降低瀝青的粘度,從而降低瀝青混合料拌和溫度。其技術(shù)指標(biāo)為:熔點(diǎn)115℃,閃點(diǎn)286℃,密度0.9 g/cm3。

2)溫拌劑B:上海龍孚公司生產(chǎn)的EWMA—1,為暗黃色液體的表面活性劑類瀝青添加劑。其機(jī)理為:加人該溫拌劑到瀝青混合料中,使瀝青內(nèi)部形成大量結(jié)構(gòu)性水膜。水膜結(jié)構(gòu)在拌和過程中起潤滑作用,避免瀝青混合料的團(tuán)聚效應(yīng),使瀝青混合料拌和充分。其技術(shù)指標(biāo)為:20℃粘度760 mPa·s,25℃密度0.966 g/cm3。

3)溫拌劑C:深圳海川公司生產(chǎn)的EC120,為白色粉末狀的有機(jī)降粘型溫拌劑。其機(jī)理為:加人溫拌劑到瀝青中,在100℃左右融化,起潤滑的作用,降低瀝青的粘度,從而降低瀝青混合料拌合溫度。其技術(shù)指標(biāo)為:閃點(diǎn)290℃,熔點(diǎn)98℃,密度0.97 g/cm3。

4)溫拌劑D:深圳海川公司生產(chǎn)的EC130,為白色粉末狀的含水無機(jī)材料,其中含有的水分在100℃左右持續(xù)釋放出來,使瀝青中產(chǎn)生泡沫,降低了瀝青的粘度,使瀝青在相同溫度下有更好的流動(dòng)性,更易于包裹集料,從而降低瀝青混合料的拌合溫度。其技術(shù)指標(biāo)為:含水率19.2%,p H值12,密度0.76 g/cm3。

5)溫拌劑E:美德維實(shí)偉克公司(MWV)上海特殊化學(xué)品(中國)研發(fā)中心生產(chǎn)的evotherm溫拌劑DAT—H5,為暗橙色液體的乳化分散型溫拌劑。其主要成分為復(fù)配專利表面活性劑,與水結(jié)合在瀝青內(nèi)部能形成大量的膠團(tuán)。這個(gè)由膠團(tuán)組成的膜結(jié)構(gòu)具有潤滑作用,能改善瀝青的和易性,易于與集料裹覆,從而降低拌合溫度。其技術(shù)指標(biāo)為:p H值9.9,密度1.006 g/cm3,沸點(diǎn)98℃,固形物含量10%。

6)溫拌劑F:北京交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院生產(chǎn)的RH溫拌劑,為粉末狀有機(jī)降粘劑。其機(jī)理為:加人低熔點(diǎn)的有機(jī)添加劑到瀝青混合料中熔化后,起到潤滑作用,降低了瀝青的粘度,從而降低了瀝青混合料拌和溫度。其技術(shù)指標(biāo)為:密度0.893 g/cm3,灰分0%,含水率0.1%,不溶于水。

7)溫拌劑G:BMH溫拌劑,其濃縮原液在常溫下稀釋,然后與適宜溫度下的熔融熱瀝青拌合。

2 常規(guī)性能指標(biāo)分析

2.1 三大指標(biāo)

1)針人度

不同溫拌瀝青針人度的比較如圖1所示。從圖1中可以看出,原瀝青中摻加溫拌劑A后,針人度有所降低。這說明溫拌劑A使原樣SBS改性瀝青變硬、稠度變大,抵抗變形的能力有所增加。原瀝青中摻加溫拌劑B和D后,針人度略有降低,其影響較小。原瀝青中分別摻加溫拌劑C,E,F和G后,其針人度比原樣瀝青的大,使瀝青變軟、稠度變小,抵抗變形的能力降低。由于原SBS改性瀝青的針人度較大,接近規(guī)范要求的上限值,因此宜選擇使其針人度降低的溫拌劑。除了溫拌劑A,B和D外,其余溫拌劑均使得原樣瀝青的針人度增大。

圖1 不同溫拌瀝青針入度的比較Fig.1 Comparison between penetration values of different kinds of warm-mix asphalts

2)延度

不同溫拌瀝青5℃延度的比較如圖2所示。從圖2中可以看出,溫拌劑A的摻人降低了原瀝青的5℃延度,對(duì)其低溫性能有一定的負(fù)面影響,但仍然滿足規(guī)范對(duì)SBS(I—D)瀝青延度大于20 cm的要求。摻人溫拌劑B后,SBS改性瀝青的延度有一定程度的增長,說明溫拌劑B對(duì)SBS改性瀝青的低溫性能有利。分別摻人溫拌劑C和D后, SBS改性瀝青的延度急劇下降,表明溫拌劑C和D對(duì)SBS改性瀝青的低溫性能負(fù)面影響較大。摻人溫拌劑E后,SBS改性瀝青延度也有一定程度的下降。摻人溫拌劑F后,SBS改性瀝青的延度也較大幅度地下降。摻人溫拌劑G后,SBS改性瀝青的延度變化較小。除了溫拌劑B外,其余溫拌劑均使得SBS改性瀝青的5℃延度降低,其中以溫拌劑C和D對(duì)SBS改性瀝青的低溫性能最為不利。

圖2 不同溫拌瀝青5℃延度的比較Fig.2 Comparison between ductility values of different kinds of warm-mix asphalts at 5℃

3)軟化點(diǎn)

不同溫拌瀝青軟化點(diǎn)的比較如圖3所示。從圖3中可以看出,摻人溫拌劑A后,溫拌瀝青的軟化點(diǎn)大于原樣SBS改性瀝青的軟化點(diǎn),表明溫拌劑A對(duì)其高溫穩(wěn)定性有利。分別摻人溫拌劑B和E后,溫拌瀝青的軟化點(diǎn)小于原樣SBS改性瀝青的軟化點(diǎn),但降幅較小,表明這2種溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青的高溫穩(wěn)定性影響不大。摻人溫拌劑C后,溫拌瀝青的軟化點(diǎn)大于原樣SBS改性瀝青的軟化點(diǎn),對(duì)其高溫穩(wěn)定性有利。摻人溫拌劑D后,溫拌瀝青的軟化點(diǎn)大于原樣SBS改性瀝青的軟化點(diǎn),增幅較大,表明該溫拌劑能大幅提高SBS改性瀝青的高溫穩(wěn)定性。摻人溫拌劑F后,溫拌瀝青的軟化點(diǎn)與原樣SBS改性瀝青的軟化點(diǎn)相近,表明該溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青的高溫穩(wěn)定性影響不大。摻人溫拌劑G后,溫拌瀝青的軟化點(diǎn)小于原樣SBS改性瀝青的軟化點(diǎn),表明該溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青的高溫穩(wěn)定性不利。

2.2 布氏旋轉(zhuǎn)粘度

由于布氏旋轉(zhuǎn)粘度能用于評(píng)價(jià)施工溫度區(qū)間溫拌劑降低瀝青粘度的效果,因此將布氏旋轉(zhuǎn)粘度作為比選溫拌劑的主要指標(biāo)。SBS改性瀝青及其溫拌瀝青布氏旋轉(zhuǎn)粘度與溫度關(guān)系見表1。

從表1中可以看出,分別摻人溫拌劑A和F后,在高溫區(qū)有一定的降低瀝青粘度的作用,其低溫區(qū)粘度比原樣SBS改性瀝青的大,對(duì)瀝青路用性能有利。摻人溫拌劑B后,在高溫區(qū)也會(huì)使瀝青的粘度降低。摻人溫拌劑C后,使瀝青粘度降低的效果明顯。摻人溫拌劑D后,在高溫區(qū)瀝青的粘度下降得明顯,在120℃附近,原樣瀝青的粘度大幅度增加;在105℃時(shí),其粘度超過了布氏旋轉(zhuǎn)粘度儀的量程?？紤]對(duì)施工壓實(shí)的影響,可排除溫拌劑D。摻人溫拌劑E后,瀝青粘度下降的效果不明顯。從其機(jī)理分析,溫拌劑E在制備溫拌瀝青的過程中產(chǎn)生泡沫,降低了瀝青的粘度,其作用時(shí)間為剛加人到瀝青或者瀝青混合料的小段時(shí)間里。一旦發(fā)泡完畢,溫拌瀝青的粘度與原樣SBS改性瀝青的粘度差別不大。溫拌劑G降低粘度的效果也不明顯。

在高溫區(qū),分別添加7種溫拌劑后,SBS改性瀝青的粘度均有不同程度的降低。然而,在不同的溫度區(qū)間,其粘度的改變趨勢并不一樣。規(guī)范規(guī)定135℃時(shí)SBS改性瀝青的粘度不能大于3 Pa·s,因此以135℃粘度來評(píng)價(jià)溫拌劑降低粘度的效果。

圖3 不同溫拌瀝青軟化點(diǎn)的比較Fig.3 Comparison between softening point of different kinds of warm-mix asphalts

表1 SBS改性瀝青及其溫拌瀝青布氏旋轉(zhuǎn)粘度—溫度關(guān)系Table 1 The relationship of Brookfield viscosity-temperature between SBS modified asphalt and warm-mix asphalt

不同溫拌瀝青135℃粘度的比較見表2。從表2中可以看出,各種溫拌劑按降低粘度的效果從優(yōu)到劣的順序依次為:C,D,F,A,E,B和G。由于溫拌劑D在120℃時(shí)的粘度為11.2 Pa·s,遠(yuǎn)大于原樣SBS改性瀝青120℃時(shí)的粘度5.81 Pa·s。溫度越低,粘度增加越快。即溫拌劑D降低粘度的溫度區(qū)間較窄,在該溫度區(qū)間內(nèi),還未完成壓實(shí)施工作業(yè),因此它不宜作為備選溫拌劑。

表2 不同溫拌瀝青135℃粘度的比較Table 2 Comparison between Brookfield viscosity of different kinds of warm-mix asphalts at 135℃

2.3 動(dòng)態(tài)剪切流變儀粘溫掃描試驗(yàn)

由于瀝青的粘度隨著溫度降低而迅速增加,會(huì)超出布氏旋轉(zhuǎn)粘度儀的量程,因此,布氏旋轉(zhuǎn)粘度儀適用于測量瀝青高溫狀態(tài)下的粘度,難以測量對(duì)應(yīng)路面使用溫度時(shí)的粘度。在夏天高溫時(shí)期,瀝青路面的溫度可達(dá)到60℃左右,此時(shí)路面易產(chǎn)生車轍現(xiàn)象。而該溫度下瀝青的粘度會(huì)影響瀝青路面的抗車轍能力,因此,研究SBS改性瀝青的60℃粘度具有重要意義。應(yīng)用瀝青動(dòng)態(tài)剪切流變儀,對(duì)摻加溫拌劑后的瀝青進(jìn)行粘溫掃描試驗(yàn),以獲取較低溫度時(shí)的粘度。為測試溫拌瀝青低溫區(qū)的粘度,使用智能剪切流變儀,進(jìn)行了50～180℃的粘溫掃描試驗(yàn)。其中:50～100℃時(shí),每隔0.1℃采集一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn);100℃以上時(shí),每隔1℃采集一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。溫拌瀝青布氏旋轉(zhuǎn)粘度與粘溫掃描結(jié)果的對(duì)比曲線如圖4所示。

從圖4中可以看出,粘溫掃描試驗(yàn)粘度和布氏旋轉(zhuǎn)粘度曲線接近,表明高溫區(qū)的結(jié)果非常接近。105℃以下時(shí),布氏旋轉(zhuǎn)粘度偏大,而且隨著溫度降低,它們的差距不斷增大。

圖4 溫拌瀝青布氏旋轉(zhuǎn)粘度與粘溫掃描結(jié)果的對(duì)比曲線Fig.4 Comparison between of Brookfield viscosity and viscosity-temperature scanning test for warm-mix asphalts

在105℃以下的相對(duì)低溫區(qū),由于布氏旋轉(zhuǎn)粘度試驗(yàn)時(shí)很難做到在一個(gè)轉(zhuǎn)子的情況下選擇同樣的旋轉(zhuǎn)速度對(duì)溫拌瀝青試樣進(jìn)行測試,但粘溫掃描試驗(yàn)?zāi)鼙３忠欢ǖ募羟兴俾蔬M(jìn)行測試,且量程范圍大,因此瀝青粘度以粘溫掃描試驗(yàn)結(jié)果為準(zhǔn),特別是相對(duì)低溫的粘度。利用粘溫掃描試驗(yàn)測得各種溫拌瀝青的60℃粘度,見表3。從表3中可以看出,分別添加溫拌劑B,C,E,F和G,均會(huì)降低瀝青的60℃粘度;而分別添加溫拌劑A和D,則有利于增強(qiáng)瀝青的60℃粘度,改善瀝青的抗車轍能力。

表3 不同溫拌瀝青60℃粘度的比較Table 3 Compare between Brookfield viscosity of different kinds of warm-mix asphalts at 60℃

2.4 溫拌劑的比選

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,溫拌劑D降低粘度的溫度區(qū)間小,90～120℃區(qū)間還未完成碾壓,其粘度增大,對(duì)壓實(shí)不利。溫拌劑E使瀝青的針人度增大、60℃粘度降低,存在削弱SBS改性瀝青高溫性能的不足。溫拌劑C和F雖然在施工溫度區(qū)間有降低粘度的效果,但與原樣瀝青相比,其溫拌瀝青60℃粘度大大降低,針人度增大,延度降低,對(duì)瀝青的高溫穩(wěn)定性和低溫性能均不利。溫拌劑G盡管在施工溫度區(qū)間的粘度變化不大,卻使瀝青針人度顯著增大、軟化點(diǎn)降低,對(duì)瀝青的高溫穩(wěn)定性不利。溫拌劑A在施工溫度區(qū)間有降低粘度的效果,它使60℃粘度和軟化點(diǎn)增大、針人度顯著降低,對(duì)瀝青高溫穩(wěn)定性有利。溫拌劑B在施工溫度區(qū)間有降低粘度的效果,對(duì)瀝青的路用性能影響不大。

根據(jù)添加溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青在施工溫度區(qū)間降低粘度的效果以及溫拌瀝青的高溫性能要求,宜選擇A和B 2種溫拌劑做進(jìn)一步的對(duì)比。

3 PG分級(jí)方法評(píng)價(jià)

對(duì)SBS改性瀝青與溫拌劑A和B制備的溫拌瀝青分別進(jìn)行了老化前、后的動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn),以評(píng)價(jià)它們的高溫抗車轍能力和中溫抗疲勞能力。根據(jù)美國SHRP的PG分級(jí)方法的要求,原樣瀝青的車轍因子≥1.0 k Pa,旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化(RTFOT)后,其車轍因子≥2.2 kPa;短期老化(RTFOT)+長期老化(壓力老化PAV)后,在相應(yīng)溫度下,其疲勞因子≤5 000 kPa。

3.1 高溫車轍動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)

SBS改性瀝青及其溫拌瀝青的高溫動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)結(jié)果見表4。從表4中可以看出,溫拌劑A制備的溫拌瀝青高溫等級(jí)比原樣SBS改性瀝青的高一個(gè)等級(jí),為PG76—XX。其老化后的車轍因子高于SBS改性瀝青的,說明添加溫拌劑A能提高SBS改性瀝青的高溫抗車轍性能。

而溫拌劑B制備的溫拌瀝青高溫等級(jí)與原樣SBS改性瀝青的相同,同為PG70—XX。老化后的瀝青失效溫度變化不大,說明添加溫拌劑B對(duì)SBS改性瀝青的高溫抗車轍能力影響不大。

表4 SBS改性瀝青及其溫拌瀝青的高溫動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)結(jié)果Table 4 The results of high-temperature dynamic shear rheometer test of SBS modified asphalt and warm-mix asphalt

3.2 中溫疲勞動(dòng)態(tài)流變剪切試驗(yàn)

測試中溫疲勞因子時(shí),使用2種方式老化瀝青:短期老化(RTFOT)+長期老化(PAV),反映熱拌工藝;長期老化(PAV),反映溫拌工藝。

中溫動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)結(jié)果見表5。從表5中可以看出,不考慮溫拌施工實(shí)際老化過程,仍沿用熱拌施工長期老化(即:短期老化+長期老化)方式時(shí),單純摻人溫拌劑A后SBS改性瀝青在相應(yīng)溫度下的疲勞因子有所增大,19℃時(shí)SBS改性瀝青疲勞因子為5 853 kPa,溫拌劑A溫拌瀝青的疲勞因子為6 520 k Pa,均不滿足疲勞因子≤5 000 k Pa的要求,PG分級(jí)中溫等級(jí)為同一溫度級(jí),說明溫拌劑A的摻加不改變中溫等級(jí),但是對(duì)SBS改性瀝青結(jié)合料的疲勞性能略為不利。

表5 SBS改性瀝青及其溫拌瀝青的中溫動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)結(jié)果Table 5 The results of moderate temperature dynamic shear rheometer test of SBS modified asphalt and warm-mix asphalt

然而,考慮溫拌施工工藝時(shí),即若不考慮拌合過程中的短期老化,直接做長期老化模擬試驗(yàn),摻人溫拌劑A的抗疲勞性能會(huì)明顯增強(qiáng)。在19℃時(shí),溫拌劑A溫拌瀝青的疲勞因子為4 742 kPa,低于5 000 kPa,滿足規(guī)范要求。溫拌瀝青的抗疲勞中溫等級(jí)比原樣SBS改性瀝青高一個(gè)等級(jí),說明在評(píng)價(jià)溫拌瀝青中溫疲勞性能時(shí)要結(jié)合溫拌施工實(shí)際情況。

從表5中可以看出,添加溫拌劑B后,同一溫度下的疲勞因子會(huì)降低。19℃時(shí)SBS改性瀝青的疲勞因子為5 853 kPa,不滿足疲勞因子≤5 000 kPa的規(guī)范要求。而溫拌劑B溫拌瀝青的疲勞因子為4 700 k Pa,滿足疲勞因子≤5 000 k Pa的規(guī)范要求。其中:其中溫性能比SBS改性瀝青的高一個(gè)溫度等級(jí)。這說明若不改變?cè)瓉淼陌韬戏绞?仍然采用熱拌工藝,單純地添加溫拌劑B,能提高SBS改性瀝青結(jié)合料的抗疲勞性能。

若采用溫拌工藝,拌合溫度在150℃以下時(shí),短期老化程度會(huì)大大降低。當(dāng)完全不考慮施工過程中的老化時(shí),即室內(nèi)試驗(yàn)不經(jīng)過旋轉(zhuǎn)薄膜短期老化試驗(yàn),直接對(duì)經(jīng)過壓力老化的溫拌劑B溫拌瀝青樣品進(jìn)行測試,發(fā)現(xiàn):與經(jīng)過RTFOT+PAV老化后的SBS改性瀝青相比較,其疲勞因子大為降低, 19℃時(shí)RTFOT+PAV老化后SBS改性瀝青的疲勞因子為5 853 kPa,不滿足疲勞因子≤5 000 kPa的規(guī)范要求,RTFOT+PAV老化后溫拌劑B溫拌SBS改性瀝青的疲勞因子為4 700 k Pa,僅PAV老化后溫拌劑B溫拌SBS改性瀝青的疲勞因子為4 040 k Pa,疲勞因子降低了近31%,說明引人溫拌工藝能明顯改善瀝青結(jié)合料的疲勞性能。

4 結(jié)論

1)選取7種溫拌劑,分別將SBS改性瀝青制備成溫拌瀝青,進(jìn)行三大指標(biāo)(針人度、延度和軟化度)、布氏旋轉(zhuǎn)粘度及粘溫掃描試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:有的溫拌劑不利于SBS改性瀝青的高溫穩(wěn)定性,或不利于其低溫性能,或不利于其施工性能。根據(jù)135℃粘度,各種溫拌劑降低瀝青粘度的效果從優(yōu)到劣依次順序?yàn)?C,D,F,A,E,B和G。分別添加溫拌劑A和D,有利于增強(qiáng)瀝青的60℃粘度,從而改善瀝青的抗車轍能力。根據(jù)添加溫拌劑對(duì)SBS改性瀝青在施工溫度區(qū)間降低粘度的效果和溫拌瀝青的高溫性能,建議選擇A和B 2種溫拌劑。

2)基于PG分級(jí)方法,動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)結(jié)果表明:與溫拌劑B相比,添加溫拌劑A能提高了SBS改性瀝青的高溫抗車轍性能。若不考慮拌合過程中的短期老化,分別摻人A和B溫拌劑,采用溫拌工藝,能增強(qiáng)SBS改性瀝青的抗疲勞性能。若考慮熱拌工藝,溫拌劑A對(duì)SBS改性瀝青的抗疲勞性能不利。

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Effect of warm-mix agent on the performance of SBS modified asphalt

YANG Zhi-feng1,2,ZHOU Zhi-gang1,LUO Gen-chuan1,3,WANG Xi-jin1
(1.Key Laboratory of Road Structure and Material,Ministry of Transport of PRC,Changsha University of Science&Technology,Changsha 410004,China;2.Jiangxi Provincial Expressway Investment Group Co.,Ltd., Nanchang 330000,China;3.Guangxi Communications Investment Group Co.,Ltd,Nanning 53000,China)

In order to further improve the warm-mix asphalt technology,for weaknesses about the relevance between asphalt conventional index and the performance of pavement on site,the applicability of asphalt PG grade method in observing warm-mix asphalt and the application range,the influence of different kinds of warm-mix agent on performance of SBS modified asphalt systematically by laboratory tests in order to perfect the warm-mix asphalt technology further is analyzed.Seven kinds of warm-mix agents have been selected to mix with SBS modified asphalt to prepare warm-mix modified asphalt samples,respectively.Reductions in high-temperature stability,low-temperature performance or workability of SBS modified asphalt after added some kinds of warm-mix agent are shown in the penetration,softening point,ductility,brookfield viscosity and viscosity-temperature scanning tests.Warm-mix agents A and B are selected according to the viscosity reduction effectiveness after modified by warm-mix agent in the construction temperature conditions and the requirement of high-temperature per-formance.Results of dynamic shear rheometer(DSR)test shows that warm-mix agent A is better than agent B in improving the ability of resisting high temperature rutting of SBS modified asphalt obviously.If the short-term aging in the mix progress is ignored, anti-fatigue capability of SBS modified asphalt which added warm-agent A or B with warm-mix technology can be obviously improved.If hot mix technology is used,warmmix agent A will be harmful to the anti-fatigue capability of SBS modified asphalt.

SBS modified asphalt;warm-mix agent;conventional index of asphalt;asphalt PG grade

U416.217

A

1674—599X(2015)04—0018—08

2015—03—27

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51378084);江西交通科技計(jì)劃項(xiàng)目(2011C0063);廣西交通科技計(jì)劃項(xiàng)目(桂交科教發(fā)[2013]100號(hào))

楊志峰(1977—),男,長沙理工大學(xué)碩士生。