高黏高弹改性乳化沥青性能评价及超黏磨耗层应用研究*

龙翔，许志东，张新，项彦茂，陈园园，黄文通

(1.广州市北二环交通科技有限公司，广东 广州 510540；2.东莞理工学院 生态环境与建筑工程学院，广东 东莞 523808)

在交通荷载和环境因素的共同作用下，沥青路面的功能逐步衰减，承载能力、平整度、抗滑能力下降，还出现各种病害。为延长沥青路面使用寿命，减少维修次数，降低全寿命周期建设成本，采用预防性养护技术进行处理。但采用常规预防性养护技术处理后路面易出现早期脱落、松散、噪声大及使用寿命短等问题，提高预防性养护磨耗层与下承层的黏结力尤为重要。

4.评课研讨。以小组为单位对之前骨干教师、优秀教师的研究课进行点评和总结，分析优缺点，找出突出问题，并商讨改进之策。

近年来，预防性养护薄层罩面和超薄层罩面成为一种研究趋势。为节省能耗，减少有害气体排放，冷拌冷铺工艺的预防性养护技术成为研究热点。奚晨晨研究了高黏改性沥青的黏-温特性、流动性能及高温性能，基于分子扩散理论评价高黏改性沥青的自愈合程度，发现高黏改性剂对提高沥青的瞬时愈合性能具有良好作用。杨国卿等对比分析超黏磨耗层与微表处的路用性能，发现超黏磨耗层混合料的湿轮磨耗值比微表处混合料降低约16%，抗剪强度比微表处提升约75%。袁东东等分析SBS、橡胶和高黏改性沥青的流变性能，结果表明高黏改性沥青的温度敏感性最低，高低温性能最优。高性能乳化沥青及稀浆混合料是实施冷拌冷铺工艺的基础，王晶等研究高黏改性乳化沥青抗剪强度和拉拔强度，发现高黏改性乳化沥青用于层间黏结具有良好的性能。祝轩等从水性环氧掺量、油石比、水泥掺量方面进行了冷拌超薄磨耗层沥青混凝土优化设计。Xu Bin、Sheng Xiaohui、Liu Fuqiang等研究了聚氨酯改性、水性环氧树脂-SBR复合改性乳化沥青的改性机理和黏结性能。但对高性能改性乳化沥青及铺装层层间黏结性能的研究还有待深入和提高。该文研制高黏高弹改性乳化沥青并用于沥青路面预防性养护磨耗层，通过铺筑实体工程进行路用性能验证。

1 原材料

1.1 沥青

采用茂名石化70号A级道路石油沥青，其技术指标见表1。采用独山子T161B线型SBS改性剂、阳离子慢裂快凝型乳化剂、增黏剂、稳定剂等制备高黏高弹改性乳化沥青。

表1 A-70道路石油沥青的技术指标

1.2 集料

用于沥青路面预防性养护磨耗层的集料应坚硬、耐磨、黏附性高。为降低路面噪声、减少预防性养护磨耗层厚度，超黏磨耗层矿料的最大粒径采用8 mm，三档集料分别为5～8 mm碎石、3～5 mm碎石和0～3 mm机制砂。通过对比分析辉绿岩、玄武岩、闪长岩、花岗岩4种集料的技术性能(见表2、表3)，选择辉绿岩开展后续研究。

表2 不同粗集料的性能对比

表3 不同细集料的性能对比

1.3 填料

采用常规微表处养护技术处理后，路面容易出现脱落、麻面、掉粒等病害。脱落是由层间黏结能力不足所引起，增强预防性养护磨耗层与下承层的黏结能力尤为重要。将高黏高弹改性乳化沥青作为层间黏结材料进行层间拉拔试验，下承层为沥青混凝土路面，试验结果见图7。从图7可看出：高黏高弹改性乳化沥青能提供优良的层间黏结能力，SBS改性剂和增黏剂掺量越大，拉拔黏结强度越高。实际应用中，高黏高弹改性乳化沥青能上升进入到上部沥青混合料结构间隙中起到封层的作用，防止水分进入破坏层间黏结。

高黏高弹改性沥青的制备流程：将70号A级道路石油沥青加热至155 ℃，添加独山子T161B线型SBS改性剂、增黏剂、糠醛抽出油及其他助剂，搅拌1.5 h；继续升温至175 ℃，采用高速胶体磨剪切70 min，添加稳定剂后搅拌60 min；继续升温至180 ℃，采用高速胶体磨剪切70 min，剪切完后搅拌发育熟化60 min，得到高黏高弹改性沥青成品。添加剂掺量分别为2.5%SBS、3.5%SBS、4.5%SBS、3.5%SBS+0.5%增黏剂、4.5%SBS+1.0%增黏剂。

1.4 沥青性能分析

如上述，巴基斯坦在抗震设防的区划与中国类似，很容易将其与中国的动参数区域相对比，并采取相应的抗震设防烈度，并按照规范采取相关抗震设防参数。印度尼西亚、委内瑞拉等国业与其较为类似。

鉴于论文篇幅有限,本文以TD-LTE系统和射频ADF4350芯片的控制为例进行演示验证。根据不同通信系统接收通路不同的混频频率来决定ADF4350的频率输出配置。根据ADF4350的时序将配置参数写入到相应的寄存器中,利用Quartus Ⅱ软件中的Signal Tap逻辑分析仪采集信号进行分析,ADF4350芯片的写控制时序如图11所示。

图1 高黏高弹改性沥青的软化点

图2 高黏高弹改性沥青的动力黏度

图3 高黏高弹改性沥青的弹性恢复性能

在50～60 ℃温度下将乳化剂溶于水，掺加盐酸及其他助剂配制成皂液，调整pH值为2～3，然后将SBS改性沥青升温到160 ℃进行乳化，制得高黏高弹改性乳化沥青。高黏高弹改性乳化沥青蒸发残留物的三大指标检测结果见图4～6。从图4～ 6可看出：随着SBS改性剂和增黏剂掺量的增大，高黏高弹改性乳化沥青蒸发残留物的针入度下降，软化点上升，延度增大。对比乳化前后高黏高弹改性沥青，其主要技术指标的变化趋势基本一致，乳化后高黏高弹改性沥青的性能稳定。

图4 高黏高弹改性乳化沥青的针入度

图5 高黏高弹改性乳化沥青的软化点

图6 高黏高弹改性乳化沥青的延度

添加P.O32.5复合硅酸盐水泥，提高稀浆混合料的强度及稳定性，同时调整稀浆混合料的可拌合时间、成浆状态和成型速度。

对比JTG F40—2004《公路沥青路面施工技术规范》中微表处和稀浆封层矿料级配及《北京市预防性养护技术指南》、法国NovaChip®超薄磨耗层和美国超薄磨耗层混合料的矿料级配，根据骨架密实型级配设计原则进行矿料级配降噪优化设计，要求形成石-石嵌挤结构。

2.技术进步会吸引更多的消费者，提升用户的认可度，这是促进我国电动汽车市场发展的重要因素。市场观察显示，消费者比较关注电动汽车的性能、价格以及其配建设施的完善程度等。最近十年，我国纯电动汽车的电池、燃料电池，核心技术的不断进步发展、成本逐渐降低、相关基础设施不断完善，同时我国电动汽车行业长期的探讨，出台了相关政策及规划，都表明了这种态势将长期持续增长。目前我国各城市对汽车的需求均为刚性需求，在未来，这种需求将会改变。在一线城市变为更新为主，二三线城市及新兴城市则继续保持以刚性需求为主，两者都保持增长之势。伴随着我国人均可支配收入的提高，电动汽车消费将大幅增加。

图7 高黏高弹改性乳化沥青的拉拔强度

2 配合比设计

线形生产建设项目产生的水土流失多发生在建设期，主要是临时堆土堆渣区和线路穿越区等。线形生产建设项目一般线路长达几百甚至几千公里，有些会跨越很多无人区或人迹罕至区，施工单位容易产生侥幸心理，因而在施工时图方便而肆意破坏植被的现象时有发生。

根据材料技术性能，设计3组超黏磨耗层混合料目标配合比，各材料用量见表5。

表4 超黏磨耗层混合料矿料级配设计

超黏磨耗层矿料级配与传统微表处矿料级配相比，4.75 mm以上粗集料部分适当减少，2.36～4.75 mm碎石用量相应提高。2.36～4.75 mm碎石用量提高不仅有助于增加路表纹理构造，而且有利于提升路表平整度，保证超黏磨耗层的宏观构造深度及良好的抗滑性能，使路表更均匀密实、平整，减少表面粗集料凸起，增加轮胎有效接触点，从而降低路面噪声。集料最大粒径为8 mm，相比传统微表处最大粒径9.5 mm有所减小，可减少超黏磨耗层表面大颗粒集料凸起，有助于提高平整度、降低噪声。基于上述设计理念设计的矿料级配见表4。

不同SBS改性剂和增黏剂掺量高黏高弹改性沥青的技术指标见图1～3。由图1～3可知：1) 添加SBS改性剂和增黏剂后，沥青的软化点大幅提高，添加4.5%SBS和1.0%增黏剂后改性沥青的软化点达到89 ℃。SBS改性剂和增黏剂的掺量越大，改性沥青的软化点越高。2) 增黏剂对提高沥青动力黏度的作用明显，添加4.5%SBS和1.0%增黏剂后改性沥青的60 ℃动力黏度达到260 000 Pa·s。考虑到改性沥青的60 ℃动力黏度太大，需要更高的加热温度才能满足施工和易性要求，实际应用中控制增黏剂掺量为0.5%～1.0%。3) 弹性恢复指标表征沥青的抗疲劳性能和抗反射裂缝能力。添加4.5%SBS和1.0%增黏剂后改性沥青的弹性恢复性能最优，达到98%。

表5 超黏磨耗层混合料配合比设计

3 试验结果分析

依照设计的混合料配合比，开展超黏磨耗层混合料拌合时间、稠度、湿轮磨耗、黏聚力和负荷轮黏砂试验，同时与微表处和稀浆封层进行比较，结果见表6。

表6 超黏磨耗层混合料的技术指标

从表6可看出：3种超黏磨耗层混合料配合比均满足稀浆混合料的技术要求；超黏磨耗层、微表处和稀浆封层的拌合时间较接近，满足施工和易性要求；超黏磨耗层配合比2的30 min、60 min黏聚力最大；浸水6 d的超黏磨耗层混合料的湿轮磨耗损失小于微表处和稀浆封层，表明超黏磨耗层混合料的配伍性和抗水损害能力优于微表处和稀浆封层；全部稀浆混合料负荷轮黏砂试验结果均满足技术要求。

4 性能验证

在某高速公路沥青混凝土路面和水泥混凝土桥面分别铺筑超黏磨耗层试验段，分别在养护4 h、通车6个月后进行路面构造深度、平整度、摩擦系数、车辙深度等现场测试，测试结果见表7。由表7可知：构造深度从0.62 mm增长到1.12 mm，说明长时间行车碾压会将超黏磨耗层表面细颗粒带走，造成构造深度增大。采用高黏高弹改性乳化沥青制备的超黏磨耗层稀浆混合料的各项技术指标良好，可应用于各等级公路沥青路面的预防性养护磨耗层。

表7 超黏磨耗层试验段路面检测结果

5 结论

(1) 添加4.5%SBS+1.0%增黏剂制备的改性乳化沥青的蒸发残留物的软化点高达88 ℃，拉拔黏结强度为1.3 MPa，稀浆混合料的高温性能及与下承层的黏结力得到提高。

(2) 超黏磨耗层混合料矿料级配范围设计合理，铺筑的实体工程通车6个月后的平整度、抗滑性能、高温性能良好。

(3) 超黏磨耗层混合料的稠度、拌合时间、湿轮磨耗、黏聚力和负荷轮黏砂试验指标等均满足沥青路面和水泥混凝土路面预防性养护需求。