黃志軍 王顯華 廖乃鳳 黃炳輪

(廣東南粵物流實業(yè)有限公司，廣東 廣州 510410)

·建筑材料及應(yīng)用·

超粘磨耗層拌和用SBS改性乳化瀝青的研制★

黃志軍 王顯華 廖乃鳳 黃炳輪

(廣東南粵物流實業(yè)有限公司，廣東 廣州 510410)

制備了一種適用于南方高溫多雨地區(qū)瀝青路面的超粘磨耗層拌和用SBS改性乳化瀝青，研究了三種不同乳化劑的乳化效果及對產(chǎn)品性能的影響，確定了最適合的乳化劑和SBS改性瀝青的性能要求，使用性能評價結(jié)果表明該超粘磨耗層拌和用SBS改性乳化瀝青混合料具有較好的粘結(jié)強度、抗水損壞能力及耐久性，能滿足南方高溫多雨地區(qū)的使用要求。

超粘磨耗層，SBS改性乳化瀝青，冷拌混合料

乳化瀝青是一種優(yōu)良的路面建設(shè)和養(yǎng)護(hù)材料，尤其是改性乳化瀝青具有更多的優(yōu)良應(yīng)用特點[1]。乳化瀝青經(jīng)過近幾十年的推廣，品種規(guī)格已數(shù)不勝數(shù)，其SBR,SBS改性乳化瀝青生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)也得到了長足的發(fā)展，作為粘層油或透層油也已廣泛應(yīng)用于高速公路。但作為冷拌合型材料，應(yīng)用于微表處、超粘磨耗層技術(shù)中主要以普通乳化瀝青或SBR乳化瀝青為主，而更高性能的SBS改性乳化瀝青一直沒能夠應(yīng)用在微表處、超粘磨耗層養(yǎng)護(hù)技術(shù)上。眾所周知，SBS改性瀝青具備SBR改性瀝青、普通瀝青無法比擬的高低溫性能、粘附性、抗疲勞、耐久性等優(yōu)良性能，乳化瀝青亦如此。SBR乳化改性瀝青只能解決低溫抗裂性能，對高溫沒有顯著地提高，SBS改性乳化瀝青具有抗高溫低溫耐裂等優(yōu)異性能而越來越受到業(yè)界人士的研究和認(rèn)可[2]。

超粘磨耗層技術(shù)是在微表處技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來，同時借鑒了超薄磨耗層技術(shù)的特點，采用超粘磨耗層核心設(shè)備同步噴灑改性乳化瀝青、攤鋪混入玻璃纖維的超粘冷拌混合料形成磨耗層，是一種新型道路養(yǎng)護(hù)技術(shù)。超粘磨耗層SBS改性乳化瀝青以JTG F40—2004公路瀝青路面施工規(guī)范[3]中的改性乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)要求為基礎(chǔ)，結(jié)合南方地區(qū)高溫多雨等氣候條件，研制生產(chǎn)出超粘磨耗層SBS改性乳化瀝青，并成功應(yīng)用于高速公路養(yǎng)護(hù)工程中。

1 試驗部分

1.1原材料

1.1.1改性乳化瀝青原材料

泰國IRPC 70號A級道路石油瀝青；

進(jìn)口陽離子慢裂快凝型乳化劑A；

進(jìn)口陽離子慢裂快凝型乳化劑B；

國內(nèi)某品牌陽離子慢裂快凝型乳化劑C；

李長榮3501線型改性劑；

其他添加劑。

1.1.2超粘磨耗層用原材料及配合比

采用廣東省博羅麻陂石料場的輝綠巖礦料，礦料試驗級配見表1及圖1。

采用1%水泥作為填料。

采用0.1%的噴射無捻粗紗型玻璃纖維。

采用6.5%油石比。

1.2主要試驗儀器

法國貽貿(mào)膠體磨乳化專用試驗機；pH計；濕輪磨耗儀；負(fù)荷車轍輪碾儀；其他儀器(軟化點儀、針入度儀、延度儀、老化烘箱等)。

表1 礦料試驗級配表

1.3試驗過程

1.3.1SBS改性瀝青制備

將基質(zhì)瀝青升溫到140 ℃，按照改性瀝青的4.5%添加SBS改性劑及其他助劑加入到瀝青中，經(jīng)高速剪切1 h后添加穩(wěn)定劑，經(jīng)充分?jǐn)嚢杈鶆蛟偈旎? h左右制成SBS改性瀝青。

1.3.2SBS改性乳化瀝青制備

將乳化劑溶于50 ℃～60 ℃的水中，并外加鹽酸及其他助劑配制成皂液，用pH計調(diào)整pH值在2～3范圍內(nèi)，將配置好的皂液轉(zhuǎn)至貽貿(mào)乳化膠體磨皂液罐中備用。將上述制成乳化用SBS改性瀝青轉(zhuǎn)至乳化機瀝青罐中升溫到160 ℃，待溫度到達(dá)后開啟膠體磨進(jìn)行乳化，制得SBS改性乳化瀝青樣品。

1.3.3超粘磨耗層拌和用SBS改性乳化瀝青混合料性能

超粘磨耗層拌和用SBS改性乳化瀝青混合料試驗方法和技術(shù)指標(biāo)要求參照《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》中的試驗方法進(jìn)行。

2 數(shù)據(jù)分析與討論

2.1SBS改性瀝青基本性能

SBS改性瀝青按照J(rèn)TG E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程[4]要求的試驗方法進(jìn)行檢測，添加4.5%SBS改性劑的改性瀝青性能參數(shù)如表2所示。

由上述數(shù)據(jù)可知，添加3.5%改性劑改性后改性瀝青性能完全滿足BCR改性乳化瀝青要求，其中軟化點和延度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于規(guī)范要求，表明該改性瀝青有優(yōu)異的高低溫性能。除改性瀝青的25 ℃針入度指標(biāo)偏大以外，其他指標(biāo)如軟化點延度和粘度均在國標(biāo)I-D改性瀝青范圍內(nèi)，而I-D改性瀝青是目前廣東地區(qū)省高速公路中上面層使用最為廣泛的改性瀝青品種，表明該改性瀝青指標(biāo)已非常接近I-D改性瀝青，能滿足濕熱地區(qū)磨耗層對改性瀝青高低溫性能要求。

表2 SBS改性瀝青性能指標(biāo)

2.2SBS改性乳化瀝青的性能

乳化劑是制備改性乳化瀝青的關(guān)鍵原材料，其作用是降低水的表面張力，使瀝青顆粒均勻分散在乳液中，防止因瀝青顆粒凝聚而造成乳化瀝青破乳而影響使用。乳化劑的選擇對改性乳化瀝青的質(zhì)量影響極大，特別是超粘磨耗層乳化劑的選擇，不僅要滿足混合料拌和要求，同時又要保證攤鋪后能快速通車。

對于超粘磨耗層拌和用改性乳化瀝青，我們選擇了三種比較常用的乳化劑A、乳化劑B和乳化劑C，配成皂液后與上述改性瀝青通過法國貽貿(mào)專用乳化機進(jìn)行乳化，制得改性乳化瀝青樣品A，樣品B，樣品C。樣品制作過程中，發(fā)現(xiàn)乳化劑B難于將改性瀝青乳化，造成管道堵塞和成品出來后很快破乳，表明乳化劑B乳化能力較差，無法滿足超粘磨耗層改性乳化瀝青的要求。其他兩種乳化劑抽樣順利，生產(chǎn)出的改性乳化瀝青狀態(tài)良好，其性能檢測數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 兩種不同乳化劑制成的SBS改性乳化瀝青性能指標(biāo)

由表3改性乳化瀝青檢測數(shù)據(jù)可知，兩種乳劑均能滿足乳化要求，所制樣品各項指標(biāo)均滿足BCR改性乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)要求。同時對比表2可知，改性乳化瀝青殘留物指標(biāo)與乳化前對比有所下降(軟化點和5 ℃延度降低，針入度提高)，但仍優(yōu)于規(guī)范要求，且除針入度偏大外，其他指標(biāo)均滿足I-D改性瀝青指標(biāo)要求，表明乳化后的改性瀝青雖有衰減但性能仍能滿足磨耗層要求。同時可知，不同乳化劑乳化SBS改性瀝青的能力是不同的，特別是對于高性能的改性瀝青，需要經(jīng)過驗證才能確定效果良好的乳化劑。綜合考慮生產(chǎn)成本和產(chǎn)品使用性能，我們選擇國產(chǎn)乳化瀝青樣品C進(jìn)行混合料試驗。

2.3超粘磨耗層拌和用SBS改性乳化瀝青混合料性能

混合料的試驗檢驗過程按照J(rèn)TG E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程和交通部公路科學(xué)研究院出版的《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》[5]進(jìn)行，所測項目包括：1)混合料的可拌和時間試驗；2)黏聚力試驗；3)混合料的濕輪磨耗試驗；4)混合料的負(fù)荷車輪粘砂試驗。所得數(shù)據(jù)如表4所示。

由表4可知，采用該乳化瀝青進(jìn)行拌和試驗，其拌和時間達(dá)到了180 s，完全滿足混合料拌和要求，而黏聚力試驗結(jié)果表明能滿足超粘磨耗層快速通車要求，車轍變形和混輪磨耗試驗表明該混合料能滿足路面使用性能，達(dá)到了預(yù)期的試驗效果。

表4 SBS改性乳化瀝青混合料性能試驗

3 工程應(yīng)用

為了滿足工程應(yīng)用要求，2016年，采用以上研究成果進(jìn)行了超粘磨耗層SBS改性乳化瀝青大機生產(chǎn)，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品性能完全符合JTG F40—2004公路瀝青路面施工規(guī)范中的改性乳化瀝青(BCR)技術(shù)指標(biāo)要求。并采用同樣的石料纖維等進(jìn)行混合料性能試驗，結(jié)果滿足《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》MS-3的微表處技術(shù)指標(biāo)要求。

2016年12月，南粵物流公司在廣州繞城高速西二環(huán)段(樁號為K140+140～K139+800，南行方向超車道和主車道)成功鋪筑兩車道340 m，共計2 516 m2，超粘磨耗層試驗段，效果良好；2016年12月，南粵物流公司在惠河高速公路(樁號為K3536+059～K3536+862，南行方向超車道和慢車道)成功鋪筑兩車道829 m，共計6 217.5 m2，超粘磨耗層試驗段，效果良好，如圖2，圖3所示。

4 結(jié)語

1)重交瀝青經(jīng)過SBS改性后制成性能優(yōu)良的SBS改性瀝青，并與經(jīng)過篩選后的乳化劑進(jìn)行乳化，所得超粘磨耗層拌和用SBS改性乳化瀝青符合JTG F40—2004公路瀝青路面施工規(guī)范中的改性乳化瀝青(BCR)技術(shù)指標(biāo)要求，同時高低溫性能均有較大改善。

2)本研究所制得的超粘磨耗層拌和用SBS改性乳化瀝青與麻陂石料場的輝綠巖具有很好的配伍性，拌和后的混合料性能符合交通部公路科學(xué)研究院出版的《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》中微表處混合料技術(shù)指標(biāo)要求。

3)采用本研究生產(chǎn)的超粘磨耗層拌和用SBS改性乳化瀝青，成功應(yīng)用于廣州繞城高速西二環(huán)段和惠河高速公路超粘磨耗層試驗段中，應(yīng)用效果良好。

[1] 吳曠懷.新型乳化SBS改性瀝青的研制與評價[J].中外公路,2007(1):1-3.

[2] 張敬義.SBS改性乳化瀝青的研究[A].第九次全國石油瀝青技術(shù)交流會論文集[C].2004.

[3] JTG F40—2004,公路瀝青路面施工規(guī)范[S].

[4] JTG E20—2011,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程[S].

[5] 交通部公路科學(xué)研究院.微表處和稀漿封層技術(shù)指南[M].北京：人民交通出版社,2006.

DevelopmentofSBSmodifiedemulsifiedasphaltmixedinnovasurfacing★

HuangZhijunWangXianhuaLiaoNaifengHuangBinglun

(GuangdongNanyueLogisticsIndustrialCo.,Ltd,Guangzhou510410,China)

A kind of SBS modified emulsified asphalt for novasurfacing asphalt pavement is prepared, which is suitable for high temperature and rainy area in southern China. The emulsifying effects of three different emulsifiers and their effects on the properties of the products were investigated. The most suitable emulsifier and the properties of SBS modified asphalts were determined. The use of performance evaluation results show that the SBS modified emulsified asphalt mixture for novasurfacing has good bonding strength, anti-water damage ability and durability, can be used to satisfy the requirements of high temperature and rainy area in southern China.

novasurfacing, SBS modified emulsified asphalt, cold mix

1009-6825(2017)30-0102-03

2017-08-14★:廣東省交通運輸廳科技計劃項目(項目編號：科技-2015-02-005)

黃志軍(1975- )，男，博士，高級工程師

TU535

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