Sasobit 温拌剂对橡胶沥青流变性能的影响

袁　露

(海门市公路管理站，江苏南通　226100)



Sasobit 温拌剂对橡胶沥青流变性能的影响

袁露

(海门市公路管理站，江苏南通226100)

摘要:通过试验，从高温流变性能、低温流变性能、抗老化性能三方面，分析了Sasobit温拌剂对橡胶沥青胶结料的影响，结果表明:Sasobit温拌剂的加入对橡胶沥青的高温性能有一定的改善作用，但是会对其低温性能和抗老化性能造成不利的影响，综合考虑各项性能指标，其最优剂量选择在2．5%～3%之间。

关键词:橡胶沥青，Sasobit温拌剂，流变性能，抗老化性能

0　引言

橡胶沥青以废旧轮胎胶粉为改性剂，对废旧资源的再利用是可持续发展时代的必然。但由于橡胶沥青过高的粘度，造成施工中的高能耗和高排放，这与现今社会提倡的节能环保相违背，阻碍了橡胶沥青技术的推广［1］。温拌技术是一种新型的筑路技术，其通过一定的技术手段，降低沥青路面的施工温度，且不造成路面质量的降低［2］。Chandra K．Akisetty等人［3，4］对温拌橡胶沥青做了一些研究，从环境保护角度说明温拌技术与橡胶沥青的结合可以发挥彼此的优势，可实现资源的循环利用和节能减排。

本文通过室内试验，分析了Sasobit温拌剂对橡胶沥青高温、低温、老化性能的影响，并确定了温拌剂的最佳剂量。

1　试验材料和研究方法

1．1试验材料

1)基质沥青。试验采用江阴泰富产的70号道路石油沥青为基质沥青，按JTG E20—2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程［5］的试验方法对基质沥青的性能指标进行检测，测试结果如表1所示。

表1　70号道路石油沥青性能指标试验结果

2)橡胶粉。试验所用橡胶粉为江苏常州产的以废旧货车轮胎为原材料的40目(0．45 mm)胶粉，其性能指标如表2，表3所示。

表2　橡胶粉的物理技术指标

表3　橡胶粉的化学技术指标　%

3)温拌橡胶沥青样品制备。橡胶沥青搅拌温度为175℃± 5℃，搅拌速率为1 000 r/min，搅拌时间为45 min～60 min，胶粉掺量为外掺18%［6］。在制备Sasobit温拌橡胶沥青时，采用先拌匀Sasobit温拌剂与热沥青，再掺拌橡胶粉的方法。

1．2试验方法及评价指标

本文参考国际上近年来对沥青胶结料的主要研究成果，采用Fail temperature和零剪切粘度，15℃延度及低温劲度指标，极限疲劳温度FTf等指标对温拌橡胶沥青的高温流变性能、低温流变性能与抗老化性能进行了试验研究。

1．2．1温拌橡胶沥青高温流变性能研究

在进行温拌橡胶沥青胶结料高温流变性能评价时，选用Fail temperature和零剪切粘度(ZSV)两个指标。

1)Fail temperature。Fail temperature是利用车辙因子对数值log(G*/sinδ)—温度T曲线的回归方程，计算得到G*/sinδ=1 kPa时温度值，此温度值越大，表明材料的高温性能越好。

2)零剪切粘度(ZSV)。零剪切粘度被认为是反映胶结料粘度特性的最根本指标。文中采用应力水平为25 Pa，温度为60℃时温拌橡胶沥青胶结料的蠕变及蠕变回复时间试验，通过Burgers模型拟合得到可靠的ZSV，回复阶段ZSV越大，高温性能越好。

1．2．2温拌橡胶沥青低温流变性能研究

对于温拌橡胶沥青胶结料的低温性能，文中选用15℃延度及低温劲度指标进行评价。

1)15℃延度。延度可以评价沥青的低温性能，由于其试验方法简便、结果直观等特点，在我国作为一种沥青低温性能评价的重要指标。

2)蠕变劲度模量S值和蠕变曲线斜率m值。BBR试验在不同低温条件下检测得到的蠕变劲度S和蠕变速率m是近年来得到较广泛认可的评价胶结料的低温性能的指标。

1．2．3温拌橡胶沥青抗老化性能研究

AASHTOTPS试验将经RTFO及PAV老化后沥青的疲劳因子G*·sinδ作为沥青胶结料疲劳性能的评价指标。分别对沥青进行RTFO和PAV老化，分别进行动态剪切流变试验，得到G*sinδ随温度变化的主曲线，极限疲劳温度FTf的温度应为G*sinδ= 5．0 MPa时的温度。FTf可以表征沥青抗疲劳温度区域的范围，沥青的疲劳温度范围随FTf的减小而增大，此时表明沥青的抗疲劳性能越好。

2　试验结果与分析

2．1高温流变性能试验结果分析

1)Fail temperature。测试橡胶沥青及温拌橡胶沥青的车辙因子G*/sin(δ)，得到车辙因子对数值log(G*/sinδ)和温度T的关系图，对结果进行线性回归，结果如图1所示。

图1　掺加不同Sasobit剂量的车辙因子测试结果

根据回归分析的结果，计算G*/sinδ=1 kPa时的温度，即Fail temperature。计算结果如表4所示。

表4　不同Sasobit掺量下沥青的Fail temperature

分析表4中数据可以发现，添加了Sasobit温拌剂的橡胶沥青的Fail temperature随着Sasobit剂量的增加而增大，当Sasobit剂量不小于3%时，Fail temperature值出现负增长，说明从控制温拌橡胶沥青胶结料的高温性能方面考虑Sasobit剂量宜控制在2．5%～3．0%之间。

2)零剪切粘度。对橡胶沥青及温拌橡胶沥青进行蠕变及蠕变回复试验，试验结果如图2所示。

图2　不同Sasobit掺量蠕变及蠕变回复曲线

用Burgers模型对蠕变回复试验的回复阶段结果进行拟合，可以得到比较可靠的零剪切粘度，试验结果如表5所示。

表5　Burgers模型拟合得到的ZSV

根据表5和图2中的数据，添加Sasobit温拌剂的橡胶沥青，在添加剂量小于2．5%时，蠕变回复试验计算的ZSV值相比于未添加温拌剂的橡胶沥青ZSV未有显著增长，而当剂量达到3%时，ZSV值显著增加。说明Sasobit温拌剂的剂量需达到2．5%以上时才能明显改善橡胶沥青的抗车辙性能。

2．2低温流变性能试验结果分析

1)15℃延度。橡胶沥青、温拌橡胶沥青15℃延度的试验温度如表6所示。

由表6中的数据可见，对于Sasobit温拌橡胶沥青，随Sasobit掺量的增加温拌橡胶沥青的延度逐渐降低，其与橡胶沥青相比更低。Sasobit温拌剂的加入对橡胶沥青的低温性能具有不利影响。Sasobit属于有机物，是一种石蜡，Sasobit在沥青温度低于熔点时会呈现网状的晶格结构，使得沥青的粘度逐渐增大，导致沥青变硬变脆。

表6　15℃延度试验指标

2)蠕变劲度模量S值和蠕变曲线斜率m值。橡胶沥青及温拌橡胶沥青在-12℃，-18℃，-24℃的蠕变劲度S和蠕变速率m值如表7所示。

表7　胶结料S和m值

由表7中的数据可见，随温拌剂掺量的增加，温拌橡胶沥青的劲度模量逐渐增加。可见Sasobit掺量的增加导致温拌橡胶沥青的低温弯曲流变性能变差，Sasobit温拌剂的添加对改善橡胶沥青的低温性能是不利的。但依据Superpave胶结料规范，在常用剂量下，温拌剂的掺入并不会降低橡胶沥青的低温PG等级。

2．3抗老化性能

对橡胶沥青及温拌橡胶沥青进行RTFO及PAV后疲劳因子G*·sin(δ)测试，得到疲劳因子对数值log(G*·sinδ)与温度T曲线图，进行线性回归，结果如图3所示。

图3　Sasobit橡胶沥青log（G*·sinδ）—T关系图

根据回归拟合的公式，计算G*·sinδ=5．0 MPa时的温度，即极限疲劳温度FTf。计算结果如表8所示。

表8　极限疲劳温度FTf

由表8中数据可知，随着Sasobit温拌剂剂量的增加温拌橡胶沥青FTf值增加，并且大于未添加温拌剂的橡胶沥青的极限疲劳温度，说明温拌剂的加入会降低橡胶沥青的抗疲劳性能，橡胶沥青的抗疲劳性能随着温拌剂剂量的增加而降低。因此，在选择温拌剂剂量的时候剂量不宜过多，以免降低橡胶沥青抗疲劳性能。经过综合考虑，建议Sasobit剂量不大于3%。

3　结语

通过对不同Sasobit掺量的温拌橡胶沥青高温性能、低温性能、老化性能的比较，从提高温拌橡胶沥青综合性能方面考虑，得出了以下结论:1)Sasobit温拌剂对橡胶沥青高温性能具有显著的改善作用;2)Sasobit温拌剂的添加会使橡胶沥青的低温性能变差，但在常规掺量时，温拌剂加入不会降低橡胶沥青的低温PG等级;3)Sasobit温拌剂的加入会降低橡胶沥青的抗疲劳性能，且温拌橡胶沥青抗疲劳性能随着温拌剂剂量的增加而降低;4)综合考虑温拌橡胶沥青的各项性能，推荐Sasobit温拌剂的剂量为2．5%～3%之间。

参考文献:

［1］赵剑强．公路交通与环境保护［M］．北京:人民交通出版社，2002．

［2］Gandhi，T．，Amirkhanian，S．，(2007)．Laboratory Investigation of Warm Asphalt Binder Properties-A Preliminary Investigation，MAIREPAV5 Proceedings，Vol．5，pp．475-480，Park City，Utah．

［3］Chandra K．Akisetty，Soon-Jae Lee，Serji N．Amirkhanian．Laboratory investigation of the influence of warm asphalt additives on long-term performance properties of CRM binders，International Journal of Pavement Engineering，2010(11):153-160．

［4］Hurky G，Prowell B．Evaluation of AsPha-Minh for use in warm mix asphalt，NCAT Report 05-04，Aubum，2005．

［5］JTG E20—2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程［S］．

［6］石洪波．废橡胶粉改性沥青配方与工艺条件研究［J］．石化技术与应用，2002，3(4):274-276．

On influence of Sasobit temperature mixing agent in rheological properties of rubber asphalt

Yuan Lu
(Haimen Road Administrative Office，Nantong 226100，China)

Abstract:According to the tests，the paper analyzes the influence of the Sasobit temperature mixing agent in rheological properties of rubber asphalt from the high temperature rheological properties，low temperature rheological properties，anti-aging performance，proves by the result that the addition of the Sasobit temperature mixing agent can improve the high temperature performance of the rubber asphalt，while it has some unfavorable influence for its low temperature and anti-aging performances，and has the comprehensive consideration about the performances and indexes with its optimal agent volume between 2．5%～3%．

Key words:rubber asphalt，Sasobit temperature mixing agent，rheological properties，anti-aging performance

作者简介:袁露(1980-)，男，工程师

收稿日期:2015-10-27

文章编号:1009-6825(2016)01-0120-03

中图分类号:TU535

文献标识码:A