高黏度改性剂对沥青性能的影响

丛卓红，吴喜荣，郑南翔，卢明华

（1.长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西西安 710064;2.山西省交通科学研究院，山西 太原 030006;3.长安大学 特殊地区公路工程教育部重点实验室，陕西 西安 710064;4.江西省交通厅鹰瑞高速公路项目建设办公室，江西抚州 344900）

高黏度改性剂对沥青性能的影响

丛卓红1，吴喜荣2，郑南翔3，卢明华4

（1.长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西西安 710064;2.山西省交通科学研究院，山西 太原 030006;3.长安大学 特殊地区公路工程教育部重点实验室，陕西 西安 710064;4.江西省交通厅鹰瑞高速公路项目建设办公室，江西抚州 344900）

分析了不同标号、不同性质沥青掺加高黏改性剂TPS后的性能变化规律。结果表明:随着高黏改性剂TPS掺量的增加，沥青的各项性能指标趋于稳定。推荐高黏沥青配方:采用基质沥青加工高黏沥青TPS掺量为12%，采用SBS I-D沥青加工高黏沥青TPS掺量为8%。

道路工程;高黏改性剂;掺量;高黏沥青配方

随着我国公路建设的迅速发展，安全、环保、舒适的路面材料是道路使用者的要求，排水沥青路面是实现这一目标的典型代表［1］。但由于混合料空隙率较大（15% ～25%），降水、空气、阳光极易侵入材料内部，导致路面耐久性降低。因此，要求所用的沥青材料具有较好的水稳定性、高温稳定性及抗老化性能。目前一般认为用于排水性沥青路面的结合料为高黏度沥青，以确保排水性沥青路面具有更好的使用性能［2］。国内外排水路面多在沥青中掺加高黏剂提高材料耐久性［3-4］。国内高黏剂应用较多的为日本TPS，在陕西新、旧机场高速公路，江苏盐通高速公路、浙江丽龙高速公路、重庆均有采用，TPS与基质沥青混合时掺加量多为12%，TPS与SBS改性沥青混合时掺加量多为8%［5-8］。海川公司、交通部公路科学研究院、上海浦东建设开发了高黏改性剂在国内有一定的应用［9］。高黏剂的剂量多参考国外经验确定，不同剂量的高黏剂对沥青性能的影响研究较少。笔者以不同类型的沥青添加不同剂量的TPS高黏剂，研究沥青指标随TPS掺量的变化规律，对不同类型沥青提出合理的TPS掺量。

1 原材料性质

1.1 沥 青

沥青采用90#A级、70#A级、SBS I-D型沥青，沥青技术指标见表1。

表1 沥青性能指标Tab.1 Technical indexes of asphalt for high viscosity asphalt

（续表1）

1.2 高黏度改性剂

本研究所采用的高黏度改性剂TPS（全称TAFPACK-Super）是一种排水性沥青路面专用的改性剂。TPS是以热塑性橡胶为主要成分，再配以黏结性树脂和增塑剂等其他成分。采用机械搅拌方式即可使普通沥青改良成为高黏度沥青。TPS改性剂的物理特性如表2。

表2 TPS的物理性能Tab.2 Physical performance of TPS

1.3 高黏改性沥青的制备

首先将沥青加热到（170±5）℃，按规定用量加入TPS，先手工搅拌30 min，然后用高速剪切搅拌机恒温下以低速搅拌30 min，再以高速搅拌2～3 h，之后低速搅拌2～3 h，使TPS均匀分散于沥青中并使其均匀稳定。

2）对基质沥青而言，TPS掺量在12%以后，软化点提高的趋势变缓，对SBS I-D改性沥青而言，TPS掺量在4%以后软化点提高较缓。

2 高黏改性沥青试验结果及分析

在研究TPS不同剂量的改性效果时，选用了针入度、软化点、延度、弹性恢复、黏度等指标进行试验，TPS掺量为沥青质量的百分比。这是因为这些指标不仅是高黏度改性沥青的基本指标，而且这些指标的测试结果有较强的可比性。

2.1 TPS对针入度的影响

沥青针入度随TPS掺量变化曲线如图1。由图1可看出:

1）沥青25℃针入度随着TPS掺量的增加呈现下降的趋势，最终呈现稳定趋势;

2）掺加TPS改性剂后，沥青针入度下降的速率与原始沥青的针入度有关，原始沥青的针入度越大，针入度下降速率越大，3者排序:90#A级沥青＞70#A级沥青＞SBS I-D沥青;

3）对每种沥青而言，改性剂剂量增加到一定程度后，25℃针入度基本维持在40（0.1 mm）左右。

2.2 TPS对软化点的影响

采用环与球法测试沥青的软化点。沥青软化点随TPS掺量变化曲线如图2。由图2可看出:

1）沥青软化点随着TPS掺量的增加呈现增加的趋势;

2.3 TPS 对延度的影响

沥青延度随TPS掺量变化曲线如图3。由图3可看出:

1）沥青延度随着TPS掺量的增加呈现增加的趋势;

2）掺加TPS后沥青的延度与原始沥青的延度有较大关系，原始沥青的延度较大，则掺加同剂量TPS后，延度也较大;

3）对70#沥青而言，TPS掺量在12%以后，延度提高的趋势变缓，对SBS I-D改性沥青而言，TPS掺量在8%以后延度提高较缓;

图3 沥青延度随TPS掺量变化曲线Fig.3 Relation curve of asphalt ductility with TPS dosage

4）掺加TPS后，不同类型沥青最终10℃延度在80～100 cm范围内，最终5℃延度在50～60 cm范围内。

2.4 TPS对弹性恢复的影响

沥青弹性恢复随TPS掺量变化曲线如图4。由图4可看出:

1）沥青弹性恢复随着TPS掺量的增加呈现增加的趋势;

2）掺加TPS后沥青的弹性恢复与原始沥青的弹性恢复有较大关系，原始沥青的弹性恢复较大，则掺加同剂量TPS后，弹性恢复也较大;

3）对基质沥青而言，TPS掺量在12%以后，弹性恢复提高的趋势变缓，对SBS I-D改性沥青而言，TPS掺量在6%以后延度提高较缓。

图4 沥青弹性恢复随TPS掺量变化曲线Fig.4 Relation curve of asphalt penetration with TPS dosage

2.5 TPS对黏度的影响

沥青黏度随TPS掺量变化曲线如图5。由图5可看出:

1）在同一温度下，沥青黏度随着TPS掺量的增加呈现增加的趋势;

2）掺加高黏改性剂后沥青黏度的对数与温度呈线性关系，随着温度的增加，黏度下降;

图5 沥青黏度随TPS掺量变化曲线Fig.5 Relation curve of asphalt viscosity with TPS dosage

3）对基质沥青而言，TPS掺量在12%以后，黏度提高的趋势变缓，对SBS I-D改性沥青而言，TPS掺量在8%以后黏度提高较缓。

2.6 高黏沥青试验指标汇总

根据高黏沥青技术要求确定的高黏剂掺量如表3。

表3 高黏剂掺量Tab.3 Dosage of high viscosity modifier TPS

采用基质沥青加工高黏沥青推荐TPS掺量为12%，采用SBS I-D沥青加工高黏沥青TPS掺量为8%。高黏沥青的试验指标见表4。

3 结语

1）高黏改性剂TPS对沥青的各项性能均有较好的改善效果。

2）随着高黏改性剂TPS的掺量增加，沥青的各项性能指标趋于稳定。

3）采用基质沥青加工高黏沥青推荐TPS掺量为12%，采用SBS I-D沥青加工高黏沥青TPS掺量为8%。

表4 高黏沥青性能指标Tab.4 Technical indexes of high viscosity asphalt

（References）:

［1］ 樊统江，陈富强，贾敬鹏，等.道路路面技术新疆界［J］.重庆交通学院学报，2007，26（1）:65-69.

FAN Tong-jiang，CHEN Fu-qiang，JIA Jing-peng，et al.New confines of road surface technology［J］.Journal of Chongqing Jiaotong University，2007，26（1）:65-69.

［2］ 倪富健，覃勉，刘清泉，等.TPS改性剂在排水性沥青混合料中的应用研究［J］.公路交通科技，2004，21（10）:17-21.

NI Fu-jian，QIN Mian，LIU Qing-quan，et al.Study on application of TPS-modifier in porous asphalt mixture［J］.Journal of Highway and Transportation Research and Development，2004，21（10）:17-21.

［3］ 刘学亮，余剑英，吴少鹏，等.高黏度改性沥青的制备与性能研究［J］.石油沥青，2007，21（6）:7-10.

LIU Xue-liang，YU Jian-ying，WU Shao-peng，et al.Preparation and properties of high-viscosity modified asphalts［J］.Petroleum Asphalt，2007，21（6）:7-10.

［4］ 卢超，洪伟华，刘至飞，等.沥青类与改性剂用量对高黏度改性沥青性能的影响［J］.国外建材科技，2008，29（6）:99-101.

LU Chao，HONG Wei-hua，LIU Zhi-fei，et al.Effect of kinds of asphalt and modifier contents on properties of high viscosity modified asphalt［J］.Science and Technology of Overseas Building Materials，2008，29（6）:99-101.

［5］ 韩定海，党延兵，李爱国，等.陕西省两条排水性沥青混凝土路面综合性能对比分析［J］.公路，2009（6）:9-12.

HAN Ding-hai，DANG Yan-bing，LI Ai-guo，et al.Comprehensive performance contrast between 2 porous asphalt concrete pavements in Shaanxi Province［J］.Highway，2009（6）:9-12.

［6］ 钱国超，刘清泉，曹东伟，杨军.排水性沥青路面技术在盐通高速公路上的应用与创新［J］.公路交通科技:应用技术版，2006（10）:52-56.

QIAN Guo-chao，LIU Qing-quan，CAO Dong-wei，et al.Application and innovation of porous asphalt pavement technology on Yantong expressway［J］.Journal of Highway and Transportation Research and Development:Application Edition 2006（10），52-56.

［7］ 郑求才，袁迎捷，郑竞友，等.不同高黏沥青对排水路面性能的影响研究［J］.中外公路，2008，28（3）:144-147.

ZHENG Qiu-cai，YUAN Ying-jie，ZHENG Jing-you，et al.Effect of different high viscosity modified asphalt to porous asphalt pavement［J］.Journal of China ＆ Foreign Highway，2008，28（3）:144-147.

［8］ 马翔，倪富健，陈荣生.沥青指标对排水性沥青混合料性能的影响［J］.东南大学学报:自然科学版，2008，38（2）:265-268.

MA Xiang，NI Fu-jian，CHEN Rong-sheng.Influence of bitumen index on porous asphalt mixture performance［J］.Journal of Southeast University:Natural Science，2008，38（2）:265-268.

［9］ 高中军，何唯平.高黏沥青改性剂开发及其应用研究［J］.公路，2007（1）:168-170.

GAO Zhong-jun，HE Wei-ping.Development and application study of SINOTPS high viscosity modifier［J］.Highway，2007（1）:168-170.

Impact of High Viscosity Modifier on Asphalt Properties

CONG Zhuo-hong1，WU Xi-rong2，ZHENG Nan-xiang3，LU Ming-hua4
（1.Key Laboratory for Highway Construction Technology ＆ Equipment of Ministry of Education，Chang’an University，Xi’an 710064，Shaanxi，China;2.Shanxi Provincial Research Institute of Communications，Taiyuan 030006，Shanxi，China;3.Key Laboratory for Special Area Highway Engineering of Ministry of Education，Chang’an University，Xi’an 710064，Shaanxi，China;4.Yingtan-Ruijin Expressway Construction Office，Jiangxi Provincial Communications Department，Fuzhou 344900，Jiangxi，China）

High viscosity asphalt properties of different asphalt grade and different kind mixed with TPS were analyzed.With the TPS dosage increasing，the asphalt properties are tending to be stable.The recommended high viscosity asphalt recipes are the base asphalt mixed with 12%dosage TPS，and the SBS I-D mixed with 8%dosage TPS.

road engineering;high viscosity modifier;dosage;recommended recipe

U414.4

A

1674-0696（2011）04-0759-04

10.3969/j.issn.1674-0696.2011.04.013

2011-04-26;

2011-06-01

江西省交通厅科技项目（200832）

丛卓红（1979-），女，山东乳山人，讲师，博士，主要从事路面材料及养护方面的工作。E-mail:czhwh05@163.com。