摘要：為探究不同種類表面活性類溫拌劑及摻量對瀝青性能的影響，文章通過選取5種表面活性類溫拌劑（樣品）對SBS改性瀝青進行溫拌改性，對其老化前后三大指標、黏溫特性、粘附性以及低溫抗裂性能進行試驗分析。結(jié)果表明：EVOTHERM 3G對于瀝青的高低溫性能提升最大；WAP-2對瀝青的黏度降幅最大；WAP-1溫拌瀝青的低溫抗裂性能最好。這5種溫拌劑的試驗檢測結(jié)果均滿足技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：表面活性類溫拌劑；瀝青性能；溫拌效果

中圖分類號：U416.1 A 19 070 4

0 引言

在當今時代，人類面臨著前所未有的嚴峻挑戰(zhàn)，能源消耗短缺、自然災(zāi)害頻發(fā)以及氣候變暖成為人類不可承受之痛。為了改變?nèi)祟惖纳姝h(huán)境現(xiàn)狀，節(jié)能與環(huán)保已然成為全球的主流共識。在我國“雙碳”戰(zhàn)略的國家背景下，低碳環(huán)保也已經(jīng)逐步成為衡量一種新技術(shù)是否具備應(yīng)用推廣價值的關(guān)鍵因素［1］。熱拌瀝青混合料為傳統(tǒng)的瀝青與集料的拌和工藝，其中，基質(zhì)瀝青的拌和溫度大概為150 ℃，而改性瀝青的拌和溫度為170 ℃左右。在這種高溫環(huán)境下，該拌和工藝不僅產(chǎn)生巨大的熱量，還會產(chǎn)生大量溫室有害氣體，進而影響施工人員的健康。此外，在拌和過程中瀝青極易在高溫環(huán)境產(chǎn)生老化現(xiàn)象，進而影響瀝青性能［2］。而溫拌瀝青一方面可以有效降低拌和溫度，還兼具優(yōu)良的瀝青混合料路用性能，是一種低碳排放的環(huán)境友好型材料，因而具有極大的應(yīng)用價值和發(fā)展?jié)摿Γ?］。

目前，市場上的主流溫拌劑可劃分為泡沫溫拌類、有機降黏類以及表面活性類三種［4-9］。其中表面活性類溫拌劑在我國得到了迅速的發(fā)展，但由于溫拌劑種類的多樣性，系統(tǒng)針對市面上的多種表面活性類溫拌劑改性的瀝青性能進行綜合對比分析與評價的研究仍相對較少，這在一定程度上影響了表面活性類溫拌劑的優(yōu)選與工程應(yīng)用?；诖耍疚耐ㄟ^選取5種表面活性類溫拌劑（樣品），對SBS改性瀝青進行溫拌改性，從老化前后性能、黏溫特性、瀝青與集料的粘附性、低溫抗裂性方面進行試驗，對5種溫拌劑進行綜合評價，為進一步系統(tǒng)分析不同種類溫拌劑的溫拌效果以及為道路行業(yè)溫拌劑的選取提供一定的參考。

1 原材料和試驗方法

1.1 原材料

瀝青選用中航路通牌SBS改性瀝青，主要技術(shù)指標見表1。表2為5種溫拌劑（廠家郵寄的樣品）的相關(guān)信息。

1.2 溫拌瀝青的制備

采用機械攪拌進行溫拌改性瀝青樣品的制備，工藝流程見圖1。即在160 ℃條件下先將SBS改性瀝青預(yù)熱3 h，之后按摻量配比將不同種類溫拌劑分別投放入呈熔融狀態(tài)的SBS改性瀝青中，控制高速攪拌器轉(zhuǎn)速為600 r/min，攪拌時長20 min后得到樣品。其中根據(jù)廠家建議摻量（占瀝青質(zhì)量）以及實際現(xiàn)場經(jīng)驗，選取0.5%為溫拌劑摻量。

1.3 試驗方法

根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）對溫拌SBS改性瀝青老化前后的軟化點、延度、針入度、布氏黏度等常規(guī)物理性能指標進行測試。其中，通過測試瀝青老化前后的三大指標來評價不同溫拌劑對瀝青常規(guī)性能和老化性能的影響。采用布式旋轉(zhuǎn)黏度計測量溫拌瀝青不同溫度（95 ℃、115 ℃、135 ℃、155 ℃）條件下的表觀黏度。采用水煮法檢測瀝青和集料的粘附性。分別在-12 ℃、-18 ℃、-24 ℃溫度條件下，采用瀝青彎曲蠕變勁度試驗對溫拌瀝青的低溫抗裂性能進行檢測。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 溫拌瀝青常規(guī)性能試驗

采用濕法加工工藝，通過將溫拌劑與瀝青預(yù)混合后進行高速剪切攪拌，對其老化前后三大指標進行試驗檢測。試驗結(jié)果見表3，不同溫拌劑種類三大指標的變化情況如圖2所示。結(jié)合表1中SBS瀝青相關(guān)數(shù)據(jù)可知：

（1）相較于對照組，不同種類表面活性溫拌劑老化前三大指標變化幅度不大，這與表面活性類溫拌劑的并不會改變?yōu)r青的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān)［10］，但大多數(shù)均在一定程度上使SBS改性瀝青的針入度、軟化點以及延度提高。其中，針入度反映瀝青的黏度與硬度，所用溫拌劑具有一定的降黏效果，使瀝青黏度下降。軟化點體現(xiàn)瀝青的高溫穩(wěn)定性，溫拌劑可以在一定程度上提高瀝青的高溫穩(wěn)定性，但由于變化幅度較小，對高溫穩(wěn)定性影響較小。延度則體現(xiàn)瀝青的低溫抗裂性，加入溫拌劑后提高了瀝青的延度，說明瀝青塑性和低溫性能提高。

（2）經(jīng)過旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化試驗后，溫拌瀝青的各項指標仍能滿足技術(shù)要求，且相較于SBS改性瀝青，溫拌瀝青的質(zhì)量變化不明顯，殘留針入度比與殘留延度有所提升，這說明加入溫拌劑對延緩瀝青老化有一定改善。此外，不同溫拌劑的瀝青老化后軟化點均得到提高，這可能是因為老化過程中一些輕質(zhì)組分揮發(fā)，使瀝青變硬。

（3）在5種溫拌劑中，EVOTHERM 3G溫拌劑老化前后的針入度、軟化點以及延度最高。而WAP-1溫拌劑的針入度、軟化點及延度最低，其他種類溫拌劑則相差不大，這說明EVOTHERM 3G溫拌劑對于瀝青的高溫性能、低溫性能的提升最大，性能相對最優(yōu)。

2.2 溫拌瀝青黏溫特性分析

黏度是反映瀝青路面力學(xué)性質(zhì)的一個重要指標［11］。通過使用布氏旋轉(zhuǎn)黏度計測定不同種類溫拌瀝青在95 ℃、115 ℃、135 ℃、155 ℃下的運動黏度，相關(guān)檢測數(shù)據(jù)的變化曲線見圖3。由圖3可知，相比對照組，5種溫拌劑均有不同程度的降黏效果，且黏度均隨溫度的升高而快速下降，衰減速率呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。但不同類型溫拌瀝青的布氏黏度下降幅度僅有微小的差別，這主要因為表面活性類溫拌劑是通過改善集料與瀝青的裹覆作用來提高瀝青混合料的施工和易性，由于表面活性劑內(nèi)水顆粒存在潤滑作用，可以在一定程度上降低瀝青的粘滯阻力，但研究表明其對瀝青的黏度影響較?。?2］。其中，WAP-2型溫拌劑的黏度降幅最大，DW和EVOTHERM 3G次之。

2.3 溫拌瀝青粘附性分析

采用水煮法檢驗溫拌瀝青與集料的黏附等級。將粒徑范圍為13.2～16 mm的集料浸入瀝青，在沸水中煮3 min，之后觀察集料顆粒表面瀝青膜的剝落程度，檢測結(jié)果見表4。由表4可知，SBS改性瀝青與集料的粘附性等級為5級，摻雜不同種類表面活性溫拌劑后，瀝青與集料的粘附性等級沒有下降。這是因為，表面活性溫拌劑在一定程度上可以改善集料與瀝青的裹覆作用，但是改善程度不大［10］。

2.4 溫拌瀝青的低溫抗裂性能分析

采用蠕變速率與蠕變勁度的比值（m/S）進一步評價不同種類溫拌瀝青的低溫抗裂性能。經(jīng)驗表明，瀝青的低溫性能隨著m/S增大而增大［13］。圖4為溫拌瀝青抗裂指標與溫度的關(guān)系變化曲線。研究表明，隨著溫度的降低，不同種類溫拌瀝青的m/S的值逐漸減小，即低溫性能變差。相較對照組，不同種類溫拌劑的加入均使得瀝青的m/S值增大，說明表面活性類溫拌劑可以有效改善瀝青的低溫性能，其中WAP-1溫拌瀝青的低溫性能最好。

3 結(jié)語

本文通過綜合對比未加溫拌劑和添加5種表面活性溫拌劑的瀝青性能，得出以下結(jié)論：

（1）表面活性類溫拌劑對SBS改性瀝青的老化前后的三大指標和黏度總體影響不大，但也存在細微差別。其中，EVOTHERM 3G溫拌劑能夠改善瀝青的高低溫性能以及延緩瀝青老化，性能相對最優(yōu)。

（2）表面活性類溫拌劑可以在一定程度上起到降黏效果，但降黏幅度不大，其中WAP-2型溫拌劑的瀝青降黏效果最好。

（3）表面活性溫拌劑在一定程度上可以改善集料與瀝青的裹覆作用，但是改善程度不大。

（4）表面活性類溫拌劑可以有效改善瀝青的低溫抗裂性能，其中WAP-1溫拌瀝青的低溫抗裂性能最好。

（5）如表5所示，根據(jù)試驗檢測，不同指標對不同溫拌瀝青性能進行綜合評分（分別針對140 ℃壓實溫度下，對不同指標性能進行排名，最后累加）。前三名為EVOTHERM 3G、WAP-2、DW。

（6）總體而言，本次試驗選用溫拌劑的試驗結(jié)果均滿足技術(shù)要求，不同性能稍有差別但差距不大，建議結(jié)合產(chǎn)品價格因素等綜合考慮溫拌劑的選用。

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收稿日期：2022-11-10