关键词：道路工程 | 表面活性类温拌剂 | SBS改性沥青 | 气动回弹
传统热拌沥青混合料在拌和及摊铺时都需要较高的温度，不仅耗费大量的能源，还会造成环境污染，影响工人健康[1]。冷拌沥青混合料虽然能耗低，符合环保要求，但其路用性能较差，一般只用在高速公路的基层或低等级路面的下面层，应用限制比较大[2,3]。温拌沥青混合料介于冷拌和热拌之间，其不需要太高的温度即可完成施工，而且整体性能与热拌沥青混合料相近。不仅节能环保，还可以延长北方地区冬季施工时间，在国内外路道施工中深受欢迎。本试验选用表面活性类温拌剂，探究不同掺量对SBS改性沥青各方面性能的影响。
试验原材料
沥青
采用SBS(I-D)改性沥青，基本指标见表1。
温拌剂
温拌剂采用国内某公司生产的表面活性温拌剂，常温下为褐色黏稠状液体，基本指标见表2。
制备温拌沥青
取四个圆柱形的搅拌罐，每个搅拌罐称取400g沥青，将盛有沥青的搅拌罐放入160℃烘箱中烘至能够自由流动。将温拌剂加入烘好的沥青中，掺量分别为沥青质量的0.3%、0.5%和0.7%。然后将搅拌罐放在有加热装置的高速搅拌机下进行搅拌，搅拌温度保持为160℃，转速为1000r/min，搅拌时间为30min。搅拌完成后放置室温下冷却1h，即制得温拌沥青。
试验方法
通过针入度、软化点、延度试验来探究温拌剂对SBS改性沥青常规性能的改变，采用布洛克菲尔德黏度计旋转法测定温拌沥青的黏度，采用沥青气动回弹技术测定温拌沥青的zui大变形和蠕变恢复，采用沥青弯曲蠕变劲度试验测定温拌沥青的低温抗裂性能，试验温度设定为-12°c、-18°c、-24°c。
试验结果
常规指标
依据据JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》要求，对不同掺量的温拌沥青进行常规性能检测，结果见表3。
表面活性类温拌剂的加入使得SBS改性沥青的针入度减小，软化点升高，延度升高，但三大指标的变化幅度都很小。针入度可以反映出沥青的黏度与硬度，温拌剂的加入使得沥青变硬，抗变形能力增强。软化点可以反映出沥青的高温稳定性，软化点越高，沥青在高温下就越稳定，温拌剂的加入可以提高沥青的耐高温性。延度可以反映出沥青的低温抗裂能力，延度越大，沥青的塑性越好，低温下越不容易变形，加入温拌剂后，沥青的延度有所上升，说明温拌剂对于沥青的低温性能有所改善。
黏度
采用布洛克菲尔德黏度计旋转法测定温拌沥青在105°C、115°C、135°C、155°C、175°C下的黏度，选择合适的转子，调节不同温度下的转速，使其扭矩读数在10%-98%。温拌沥青黏度随温度的变化曲线见图1。
由沥青的黏温曲线可以看出，低温时，温拌剂对沥青的黏度有所降低，在105°C时，0.3%的温拌剂使得沥青的黏度下降了6%，0.7%的温拌剂使得沥青黏度下降了11%，但是随着温度的升高，温拌剂对降低沥青黏度的作用减弱。
在135°C以后，温拌剂对改性沥青基本没有降黏作用。这或许与表面活性剂类温拌技术的降温原理有关，表面活性剂类温拌技术是指将表面活性类温拌剂浓缩皂液加入混合料中进行拌和，通过改善沥青与混合料的裹覆作用来达到降温效果。表面活性类温拌剂在混合料中会形成大量结构型水膜润滑结构，在拌和过程中充当润滑剂，从而提高混合料在低温下的施工和易性[4-7]。其并没有改变沥青内部结构，因此对沥青的常规性能指标影响不大。
沥青气动回弹
沥青气动回弹是近几年由欧洲国家提出的一种简单、快捷的沥青胶结料检测方法，即沥青质量控制试验(QCT),它可以在短时间内测出沥青的PG分级。该试验使用空气射流对沥青试件造成压痕，并使用激光挠度计测量由此产生的挠度。
QCT和沥青针入度的试验条件大体相同，试验温度和恒定应力与针入度相似。与针入度不同的是，QCT使用空气流代替了穿透针，加载时间为20s，恢复时间为50s。QCT不仅可以测量沥青所受的荷载与变形，还可以得到沥青完整的蠕变恢复曲线。试验设备及试验原理见图2、图3。
试验前，将装满沥青试样的样品罐在25°C±0.1℃的保温箱中放置60min±10min，确保样品达到试验温度要求。试验时，将样品罐取出放在QCT上，整个试验过程在2min内完成。QCT试验数据见表4，QCT蠕变和恢复曲线见图4。
QCT试验所得到的沥青zui大变形晕随着温拌剂的加入有所减小，且随着温拌剂掺量的增加，沥青zui大变形量先减小后变大，这与针入度试验的结果是一致的，温拌剂使得沥青轻微变硬。从变形恢复率来看，温拌剂使得沥青的蠕变恢复能力增强，弹性变大，变形恢复能力增强，0.5%的温拌剂掺量zui大变形量zui小，蠕变恢复率zui高。
低温弯曲蠕变试验
蠕变劲度模量S和蠕变速率m
蠕变劲度模量S和蠕变速率m可以较好的反映出沥青的低温开裂性能，S代表了沥青在低温下的变形能力，S越小，低温下柔性越好，m代表沥青在低温下的应力松弛能力，m越大，松弛能力越好，低温下越不容易开裂[8,9]。温拌沥青的蠕变劲度模量S和蠕变速率m随温度的变化曲线见图5、图6。
随着温度的降低，沥青的劲度模量S变大，m减小，低温抗裂能力减弱。在同一温度下，温拌剂的加入使S减小，m值变大，这表明温拌剂减弱了沥青的脆性，增强了沥青的应力消散能力，改善了沥青的低温性能，且随着在温拌剂掺量的增加S先减小后增大，m先增大后减小，掺量为0.5%时，沥青的低温抗裂性能zui好。
低温抗裂指标
为更加准确的反映沥青的低温抗裂性能，采用蠕变速率与蠕变劲度的比值来进行分析，m/S越大，说明沥青的低温性能越好。沥青抗裂指标与温度的关系曲线见图7。
随着温度的降低，m/s的值逐渐减小，低温性能变差。温拌剂的加入使得沥青的m/s值变大，说明温拌剂可以改善沥青的低温性能，掺量为0.5%时，低温性能zui好。
结论
(1)表面活性温拌剂的加入使SBS改性沥青的针入度减小、软化点升高、延度变大，但其变化幅度都不大。
(2)表面活性温拌剂的加入可以降低SBS改性沥青的黏度，但随着温度的升高，黏度的降低越来越不明显。
(3)表面活性温拌剂的加入可以降低SBS改性沥青的气动回弹蠕变量，提高气动回弹的蠕变回复率。
(4)表面活性温拌剂的加入可以改善SBS改性沥青的低温性能，减少沥青低温开裂的可能性。
参考文献：
[1]董浩,董夫强,王俊彦,等.不同温拌剂对SBS 改性沥青及其OGFC 混合料性能影响研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版)，2019，43(1):141 -145.
[2]汪德才,郝培文,李瑞霞,等.乳化沥青冷再生混合料低温抗裂性的试验研究[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版)，2020，44(1):64-08.
[3]丁新东,曹新明.乳化沥青和水泥掺量对冷再生混合料性能的影响研究[J].硅酸盐通报，2020，39(2):459- 465.
[4]杨文杰.基于表面活性技术的沥青温拌剂性能及应用研究[D].大连:大连理工大学，2019.
[5]吕玉超,张美玉,张玉贞.温拌沥青混合料发展现状[J]，石油沥青，2013，27(5):1-6.
[6]R.Kumar, N.Saboo, P.Kumar, S.Chandra,Effect of warm mix additives on creep and recovery response of conventional and polymer modified asphalt binders Constr Build Mater.138(2017)352-362.
[7]何永泰,李炜,雷俊安,等.不同温拌剂对沥青及混合料性能的影响研究[J].公路，2020，65(9):59-64.
[8]王岚,李冀,桂婉妹.表面活性剂对温拌胶粉改性沥青高低温性能的影响[J].材料导报，2019，33(6):986-990.
[9]李智文.温拌胶粉改性沥青高低温性能影响因素研究[J].公路，2020，65(10):297-303.
全文完 发布于《石油沥青》2021年8月
作者简介：王恒恒，男，山东人，山东建筑大学硕士研究生。主要研究方向：沥青路面。E-mail:1127144517@qq.com
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