乳化型温拌剂对沥青性能指标的影响

张 华，祁 峰

（1.中铁十二局集团有限公司，太原030024；2.西安公路研究院，西安710065）

温拌沥青混合料与传统的热拌沥青混合料相比，其拌和与压实温度较低，能源消耗和废气排放较少，同时可有效延长施工时效，是一种新型的节能环保型道路材料。近几年，随着国内外科研工作者对温拌技术的深入研究，使得该技术日益成熟；然而，我国目前由于缺乏统一的温拌剂和温拌沥青国家标准规范，更多的研究集中于温拌沥青混合料的综合路用性能，而忽视了温拌剂对作为胶结料的沥青性能影响研究。

乳化型温拌剂是一种表面活性剂，添加到沥青中后会与沥青发生一系列的物理化学反应，从而改变沥青的原有性能。本文将针对乳化型温拌剂对原沥青性能指标的影响做进一步深入研究。

1 原材料及试验方案

1.1 原材料

沥青：SBS成品改性沥青，SK-90#、SK-70#基质沥青基本技术指标如表1所示。

表1 沥青主要性能指标试验结果

根据试验所得的基础数据，SBS改性沥青各项指标均达到《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40-2004）中改性沥青I-C沥青的规定要求；90#和70#基质沥青都满足规范有关要求。

温拌剂：乳化型温拌剂选取目前市场应用效果较好的两种温拌剂，分别为一种进口温拌剂产品“A”和国内某公路研究院自主研发的温拌剂“B”。添加量均为沥青质量的0.7%，在特定的温度下搅拌均匀即可。

1.2 试验仪器及方案

对于SBS改性沥青和二种基质沥青，在添加温拌剂前后分别测定沥青的三大指标、针入度指数PI和不同温度下的旋转黏度。

试验过程中用到的仪器有：针入度仪、延度仪、旋转黏度仪和薄膜烘箱等。

对于到老化试验涉及以下两种方案：

试验方案一：分别在175℃、163℃、151℃和139℃下对SBS改性沥青和添加HH-X温拌剂的SBS改性沥青进行薄膜烘箱老化试验，老化时间5h。然后测试沥青老化后的25℃针入度和5℃延度。

试验方案二：模拟沥青路面实际铺筑时沥青混合料的老化，沥青混合料从拌和楼拌和好到现场摊铺，往往需要3~4h，有时时间更长，在此过程中，混合料的温度较高，沥青存在一个老化过程，因此在室内试验中，分别在170℃和140℃下拌和热拌沥青混合料和HH-X型温拌沥青混合料，然后将热拌沥青混合料在170℃，HH-X型温拌沥青混合料在140℃的烘箱中保持4h，采用回流式沥青抽提仪回收沥青，测试沥青物理指标的变化。

2 试验结果

2.1 三大指标及针入度指数试验结果

对三种沥青在三个不同温度下的针入度试验结果见表2。

表2 沥青性能指标试验结果

A.针入度试验：针入度试验是国际上用来测定黏稠（固体、半固体）沥青稠度的一种常用方法。通常稠度高的沥青，针入度值愈小，表示沥青愈硬，它是我国现行标准中划分沥青等级的主要依据。在15℃、25℃、30℃三个温度下，不论是SBS改性沥青，还是90#和70#基质沥青，加入A和B两种乳化型温拌剂后，其针入度的变化都比较小，由此可见，A和B两种温拌剂对沥青的针入度几乎没有影响。

B.针入度指数：针入度指数PI是表征沥青感温性的指标之一，PI越小，沥青对温度的变化越敏感。在SBS改性沥青及90#和70#基质沥青中分别加入两种乳化型温拌剂后，沥青的针入度指数有所增加，但是增加的幅度很小，说明乳化型温拌剂的加入可以改善沥青的感温性，但是影响不大。

C.软化点试验：软化点是表征沥青高温性能的有效指标，沥青软化点不能太低或太高，否则夏季融化，冬季脆裂且不易施工。加入乳化型温拌剂后改性沥青和基质沥青的软化点均没有显著变化，说明乳化型温拌剂对沥青的高温性能没有明显影响。

D.延度试验：延度反映沥青的柔韧性，延度越大，沥青的柔韧性越好。两种温拌剂对SBS改性沥青和70#基质沥青延度有一定的负面影响，但是影响很小；在90#基质沥青中加入A和B后低温延度有较为明显的提高，低温性能得到改善。

2.2 乳化型温拌剂对沥青黏度的影响研究

在不同温度下沥青黏度试验结果如表3所示。

表3 不同温度下的黏度（Pa.s）测试结果

（1）随着温度的升高，沥青旋转黏度急剧下降，在150℃左右下降趋势变缓。添加温拌剂后，在温度低于160℃时，温拌沥青的粘度与原沥青黏度变化不大。

（2）温拌剂可降低改性沥青的高温运动黏度；两种乳化型温拌剂对90#和70#基质沥青的60℃动力黏度影响很小。

2.3 温拌剂对沥青老化性能的影响研究

沥青混合料在拌和、摊铺、碾压以及使用过程中都存在老化问题，采用温拌技术后，温度降低对SBS改性沥青老化的影响。考虑到温拌沥青混合料的实际拌和温度较低，设计了两个试验方案来分析温度对沥青老化的影响。

2.3.1 实验方案一

由于温拌沥青混合料的拌和温度达不到175℃，故不对添加HH-X温拌剂的沥青进行该温度下的老化试验。老化后沥青的针入度和延度指标试验结果见表4。

表4 老化试验结果

A.添加HH-X温拌剂与不添加HH-X温拌剂的SBS改性沥青中相比，相同老化温度后前者的针入度均较大，且与未老化前相比，相差不大，说明HH-X温拌剂后对沥青老化有一定的延缓作用。

B.添加HH-X温拌剂与不添加HH-X温拌剂的SBS改性沥青中相比，相同老化温度后前者的延度均较大，且与未老化前相比，相差较小，说明HH-X温拌剂后对沥青老化有一定的延缓作用。

C.随着老化温度的降低，老化后沥青的针入度和延度均显著提高。由于采用温拌技术后沥青的使用温度显著降低，因此温拌技术可以显著降低沥青的老化。

2.3.2 试验方案二

抽提回收沥青试验数据见表5。

表5 回收沥青技术指标

A.添加HH-X型温拌剂的沥青技术指标明显优于不加温拌剂的。

B.本试验中温拌沥青混合料的老化温度仅降低了30℃，主要原因是考虑到目前温拌技术一般推荐降低拌和温度30℃，如果考虑到HH-X型温拌沥青混合料的实际降温幅度更大，温拌技术对沥青的老化将更低。

分析其原因主要有两个方面：温拌沥青混合料的老化温度本来就比热拌沥青混合料低30℃，毫无疑问，温度越高，沥青老化越严重，技术指标变化越大；温拌剂自身具有再生、活化沥青的性能，故可以缓和沥青的老化。

2.3.3 方案一和方案二对比分析

A.在相同老化温度下，方案二中沥青技术指标低于方案一，这主要是由于按方案二老化时，沥青膜更薄，沥青老化较严重。此外，抽提回收沥青时，三氯乙烯对沥青的性质可能也存在一定的影响。

B.两个方案得出的试验结果都是相同的，即温拌沥青混合料的沥青的老化程度明显低于热拌沥青混合料，由此可知温拌技术能有效的降低沥青的老化。

3 结论

A.添加温拌剂后，沥青的针入度指数有较小幅度的增加，说明乳化型温拌剂的加入可以改善沥青的感温性，但是影响不大。

B.加入乳化型温拌剂后改性沥青和基质沥青的软化点均没有显著变化，说明乳化型温拌剂对沥青的高温性能没有明显影响。

C.两种温拌剂对SBS改性沥青和70#基质沥青延度有一定的负面影响，但是影响很小；在90#基质沥青中加入A和B后低温延度有较为明显的提高，低温性能得到改善。

D.温拌沥青混合料的沥青的老化程度明显低于热拌沥青混合料，采用温拌技术可有效改善沥青的老化。

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