温拌剂对沥青针入度指标影响的试验研究

■刘荣荣

（福建省福泉高速公路有限公司，福州 350011）

温拌剂对沥青针入度指标影响的试验研究

■刘荣荣

（福建省福泉高速公路有限公司，福州 350011）

对添加不同温拌剂沥青进行针入度试验，研究不同温拌剂对沥青针入度指标的影响。对比试验结果，选择更优的温拌剂，有效降低沥青混合料的施工温度，并改善沥青的高温性能。

温拌添加剂 沥青针入度 抗变形能力

1 概述

全球性能源紧张以及气候变化已成为国际社会普遍关注的重大问题，温拌沥青作为一种保持热拌沥青性能的前提下具有节约能源，减少有害气体排放的新技术，具有很好的应用前景。

温拌沥青混合料以其独特的优势，被国内外研究学者关注，目前国内外温拌技术主要有：

（1）沥青降黏技术

选用一种或者几种有机降粘剂，通过一定比例掺配于沥青中，与沥青较好相容，并在较低温度下降低沥青黏度、提高沥青对集料的裹附能力，实现低温拌和的目的。

（2）乳化沥青降温技术

采用高浓度乳液将沥青进行发泡处理，并与一定温度的集料直接进行拌和；由于高浓度乳液对沥青进行乳化，降低沥青黏度、提高对集料的裹附效果，而且高浓度乳液中含有一定比例的水，在与集料拌和过程中，该部分水由水蒸气形式排除，提高沥青混合料拌和流动性，实现低温拌和目的。

（3）表面活性技术

表面活性剂一般由亲油基与亲水基组成，在沥青混合料拌和过程中，亲油基与沥青结合致使亲水基背离沥青，在胶结料内部形成结构性水膜，该结构性水膜起到一定润滑作用，从而提高混合料压实程度。

（4）矿物法

在沥青混合料拌和过程中，通过添加沸石粉末，使沥青连续发泡并起到润滑作用，从而实现沥青混合料低温拌和。

不同温拌剂其作用机理不同，但实质均为降低沥青黏度或者提高沥青混合料和易性而实现低温拌和、压实的目的。

2 温拌剂简介

温拌剂从改性机理上可分为上述降粘、乳化、表面活性剂及矿物类四种；温拌剂种类从形态上有液态、固态两种类型，液态温拌剂一般是直接加入沥青罐中使用，固态温拌剂一般是在拌合楼拌料时喷入拌锅中使用，温拌剂加入沥青后，石料的加热温度、沥青混合料的出料、压实温度均可以降低20～50℃。

本文采用目前国内较为成熟的重庆某品牌温拌剂（温拌剂1号）及上海某品牌温拌剂（温拌剂2号）两种为试验研究对象。

温拌剂1号是一种新型聚烯烃类石油沥青改性剂，外观为白色或淡黄色固体小颗粒，采用的是沥青降黏技术。温拌剂1号能够有效提高沥青的软化点，故能有效提高路面的抗变形能力，同时，温拌剂1号提高沥青在60℃的粘度，将有效保障沥青与石料之间的裹覆，提高路面的抗变形能力。

温拌剂1号的熔点约为115℃，在温度低于熔点时，在沥青中形成网状的晶格结构，增大了沥青的粘度，这有利于增强沥青的稳定性；在温度高于熔点时，温拌剂1号以液体的形式存在于沥青中，极大地降低了沥青的粘度。温拌剂1号能显著降低沥青在135℃时的粘度，显著降低了沥青混合料的施工温度，且搅拌更均匀。温拌剂1号加入到沥青中，只需要机械简单搅拌即可，不需要额外增加设备；温拌剂1号添加到矿料中，即直接与矿料一起搅拌。另外，温拌剂 1号在 120～150℃（140～170℃为佳）即可很好的溶解于沥青之中，与沥青的相容性好，储存稳定，不会产生离析。

温拌剂2号是一种基于表面活性剂技术的液体温拌沥青添加剂，具有不改变沥青材料本身性质、帮助碾压、增强混合料抗水损性能的技术特点。其技术核心是采用表面活性剂技术降低沥青的表面张力，并改变沥青在90℃～140℃时的流变性能，使沥青在该温度范围内具有更好的铺展性，从而保证沥青混合料低温拌合时的裹覆效果；同时表面活性剂亲水集团在拌合过程中会俘获石料内部毛细空隙含有的微量水分，在沥青内部形成水膜润滑结构，显著增加沥青混合料在低温施工作业条件下的工作性。

在制备温拌改性沥青时，温拌剂2号在 100℃左右会完全溶解于沥青中，在高于100℃时都是以液体的形式存在于沥青中，并与沥青有较好的相似相容性质。因此只需要直接将温拌剂添加到温度高于120℃的沥青中，再进行人工机械搅拌30min即可制得相应的温拌沥青。现场拌合楼制备温拌沥青也十分简单，不需要改变现有的沥青生产工艺。

3 添加温拌剂沥青针入度试验

SBS改性沥青具有良好的弹性、裂缝自愈性，与集料粘附性较基质沥青有很大的改善，因此其抗水损害能力较基质沥青强。本文选取厦门新立基SBS改性沥青,按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）进行试验[1]，SBS改性沥青主要的试验结果如表1。

表1 SBS改性沥青主要的试验结果

沥青的针入度试验是在规定的温度和时间内，在规定的荷载下，标准针垂直穿入试样的深度，实质上是一种剪切蠕变试验，其物理意义为表观粘度，它反映了沥青在荷载作用下的变形能力。采用上述两种不同形态温拌剂，分别按照厂家推荐的掺量范围，在温拌剂不同掺量下进行沥青试验，试验结果见表2及图1～图3。

表2 沥青针入度试验结果

图1 龙孚温拌沥青针入度曲线图

图2 Sasobit温拌沥青针入度曲线图

SBS 类（I-D）沥青针入度的范围为：30～60，故试验所使用的 SBS改性沥青和两种温拌剂在各自掺量氛围内的沥青针入度均满足规范要求。温拌剂2号对沥青老化前后的针入度影响很小；温拌剂1号的加入显著降低了沥青老化前后的针入度，但针入度比提高显著。

4 针入度指标试验分析

由表1及图1、2可见，温拌剂2号沥青老化前和老化后的针入度随掺量的增加变化均匀，没有发生突变的现象，说明温拌剂2号的掺量变化对沥青感温性能影响不是很大，并且对沥青老化后的针入度影响不大。温拌剂1号的沥青针入度降低明显，并随着温拌剂掺量的增加而降低，这说明添加了温拌剂1号能使沥青变硬，抵抗变形能力有所增加，因此添加温拌剂1号温拌剂的沥青比添加温拌剂2号具有更好的抗变形能力。

不同种类不同掺量温拌剂下，沥青老化后的针入度比如图3。

图3 不同掺量温拌沥青针入度比对比图

由图3可见，温拌剂2号沥青的针入度比略微提高，而温拌剂1号沥青的针入度比提高明显，并且随着掺量的增加而增大。通过不同类型的温拌剂掺入沥青后的针入度试验，得出以下结论：

（1）温拌剂2号对于沥青针入度指标的影响很小，而温拌剂1号对沥青针入度指标的影响较大。这与两种温拌剂的作用机理有关。

（2）温拌剂2号是水溶液，其作用机理是通过少量的表面活性剂、水与沥青在拌合中的共同作用，借助强大的分散能力实现彼此融合，在胶结料内部形成较为稳定的结构水膜，水膜润滑作用不受温度影响，温度下降时，水膜润滑作用能够很大程度抵消沥青粘度增大的影响[2]，显著增加沥青混合料在较低温度时的拌和工作性，从而实现温拌，但其本身不具降粘的效果，而在制备温拌沥青时，其中的水溶液己经基本挥发，只残留少量的表面活性成分，所以对沥青指标影响不大。

（3）温拌剂1号是固体小颗粒，其作用机理是通过降低沥青胶结料的高温粘度，但不降低其低温粘度，从而降低沥青混合料的拌合与压实温度，针入度明显降低，表明温拌剂1号使沥青变硬、变稠，抗变形能力有所增加。

（4）添加温拌剂1号的改性沥青针入度比明显高于添加温拌剂2号的沥青，表明老化对沥青针入度的影响，添加温拌剂1号的比添加温拌剂2号的小。

5 结语

通过试验研究发现，本次选用的两种温拌剂均可显著降低沥青的施工温度。

基于表面活性的液体温拌剂基本不影响沥青针入度指标，相比于原样沥青，老化对沥青的针入度影响较小，针入度比略有提高。聚烯烃类固体温拌剂的加入显著降低沥青的针入度，且能提高沥青的高温抗变形能力，相比于原样沥青，老化对针入度影响更小，针入度比提高明显。

[1]JTG E20-2011,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].北京：人民交通出版社,2011.

[2]邢向阳.温拌沥青混合料若干关键技术研究[D].长安大学,2010.