有機(jī)降粘型溫拌瀝青結(jié)合料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性

趙忠杰

(深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東深圳 518029)

從當(dāng)前我國(guó)溫拌瀝青混合料和前些年使用的傳統(tǒng)的瀝青混合料相比較來(lái)看，在拌和度與壓實(shí)溫度方面都比較低，所以可以在一定程度上緩解能源消耗以及廢氣排放對(duì)環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響，且經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn)證明，路用效果良好。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外已對(duì)溫拌瀝青混合料進(jìn)行了較多研究，取得了一定的成果。以Sasobit為代表的有機(jī)降粘型溫拌瀝青混合料的使用性能優(yōu)于其他溫拌技術(shù)，因此得以廣泛應(yīng)用。李中秋［1］，張銳［2］進(jìn)行了 Sasobit改性瀝青的室內(nèi)試驗(yàn)，分析了Sasobit降粘劑的降溫效果，并對(duì)Sasobit溫拌瀝青混合料路用性能進(jìn)行了驗(yàn)證。紀(jì)小平等［3］測(cè)定了不同劑量Sasobit改性瀝青的粘度，得出Sasobit溫拌改性瀝青的粘溫曲線，并進(jìn)行了路用性能的檢驗(yàn)。吳超凡［4］通過(guò)室內(nèi)粘度試驗(yàn)與瀝青混合料的擊實(shí)試驗(yàn)，討論了添加Sasobit的溫拌改性瀝青混合料的拌和與壓實(shí)溫度的確定方法，與傳統(tǒng)的瀝青拌和料儲(chǔ)存方式相比，Sasobit溫拌改性瀝青在實(shí)用性能和儲(chǔ)存穩(wěn)定性方面都要好于傳統(tǒng)的混凝土處理方式，未來(lái)發(fā)展前景廣闊。Sasobit固體顆粒可以在瀝青混合料的現(xiàn)場(chǎng)拌和過(guò)程中直接投放，施工較為簡(jiǎn)單，但有可能導(dǎo)致劑量控制不準(zhǔn)、拌和均勻性不足等問(wèn)題。同時(shí)，由于溫拌劑和瀝青在分子量、粘度和表面張力等方面相差懸殊，有可能在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和施工過(guò)程中發(fā)生相分離和離析，一旦產(chǎn)生相分離或者是離析等不良反應(yīng)，必然會(huì)影響到瀝青的使用質(zhì)量。因此，溫拌瀝青的儲(chǔ)存穩(wěn)定性應(yīng)該是一個(gè)值得關(guān)注的重要問(wèn)題。本試驗(yàn)在選用的基質(zhì)瀝青中加入有機(jī)降粘劑Sasobit，研究降粘劑摻量、貯存溫度和貯存時(shí)間對(duì)溫拌瀝青結(jié)合料離析的影響，并驗(yàn)證其常規(guī)路用性能，為有機(jī)降粘型溫拌瀝青的生產(chǎn)和使用提供參考依據(jù)。

1 原材料與試驗(yàn)方法

1)試驗(yàn)原材料。分別按1%～5%的摻量加入Sasobit降粘劑(以下簡(jiǎn)稱S)。因Sasobit的熔點(diǎn)在100℃左右，可以完全熔融在溫度高于115℃的瀝青中，因此只需將燒杯中混合物溫度加熱至120℃左右，同時(shí)用玻璃棒充分?jǐn)嚢杓s30min，即可配制成溫拌瀝青用于后續(xù)試驗(yàn)分析。基質(zhì)瀝青的技術(shù)性能見(jiàn)表1。

表1 基質(zhì)瀝青的技術(shù)性能

2)試驗(yàn)方法與過(guò)程。按照J(rèn)TG E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程，對(duì)加入不同降粘劑摻量的溫拌瀝青結(jié)合材料和加入了3%摻量的溫拌瀝青混合料，對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)控，在不同的儲(chǔ)藏溫度以及不同的儲(chǔ)藏時(shí)間下進(jìn)行試驗(yàn)，以軟化點(diǎn)差值評(píng)價(jià)離析程度。同時(shí)，從摻量為3%的溫拌瀝青結(jié)合料中取出部分試樣，放在室溫下冷卻后制備顯微鏡片，而基質(zhì)瀝青直接取樣制片，進(jìn)行基質(zhì)瀝青及溫拌瀝青結(jié)合料的熒光顯微分析，從微觀結(jié)構(gòu)上分析其儲(chǔ)存穩(wěn)定性。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 溫拌劑摻量的影響

在163℃下進(jìn)行了48 h離析試驗(yàn)，測(cè)試試樣的上、下軟化點(diǎn)差，試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，上、下軟化點(diǎn)差如表2所示。可以看出，有機(jī)降粘劑的摻量和WMA瀝青結(jié)合材料軟化點(diǎn)溫度是成正比的，這一情況表現(xiàn)出瀝青高溫穩(wěn)定性存在波動(dòng)，但是波動(dòng)都在較小的范圍內(nèi)。這些情況表明了有機(jī)降粘劑數(shù)量的提升，并不會(huì)影響WMA瀝青結(jié)合料軟化點(diǎn)的變化，軟化點(diǎn)差均小于2.5℃。有機(jī)降粘劑S與兩種不同的基質(zhì)瀝青的相容性均較好，能夠滿足我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范的技術(shù)要求，且未來(lái)的發(fā)展前景也比較廣闊。

表2 48 h離析后溫拌瀝青的軟化點(diǎn)差

2.2 儲(chǔ)存時(shí)間的影響

選取摻量為3%的WMA瀝青結(jié)合料，在163℃下分別進(jìn)行1 d，2 d，3 d，5 d，7 d 的離析試驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果如圖2所示，上、下軟化點(diǎn)差如表3所示。

圖1 不同摻量下SK70溫拌瀝青的軟化點(diǎn)

圖2 不同儲(chǔ)存時(shí)間下SK70溫拌瀝青的軟化點(diǎn)

表3 不同儲(chǔ)存時(shí)間下溫拌瀝青的軟化點(diǎn)差

2.3 儲(chǔ)存溫度的影響

取降粘劑摻量為3%的WMA瀝青結(jié)合料分別在120℃，140℃，163℃，180℃的溫度下儲(chǔ)存48 h，進(jìn)行離析試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，上、下軟化點(diǎn)差如表4所示。

由圖3，圖4可以看出，在180℃和163℃的溫度情況下，將溫拌模式下的瀝青進(jìn)行處理，最終會(huì)使上層軟化點(diǎn)自身波動(dòng)影響和下層范圍的波動(dòng)影響擴(kuò)大，所以在對(duì)這部分瀝青進(jìn)行離析處理以后，不論是上層還是下層，其軟化點(diǎn)都會(huì)比初始的軟化點(diǎn)要高，所以通過(guò)該情況可以表明，瀝青在低溫的環(huán)境下進(jìn)行保存，實(shí)際保存效果要遠(yuǎn)優(yōu)于高溫環(huán)境下保存。產(chǎn)生該情況的基本原因就是因?yàn)槿绻麥囟冗^(guò)高，會(huì)導(dǎo)致有機(jī)降粘劑S和基質(zhì)瀝青二者內(nèi)部分子產(chǎn)生一定量的熱運(yùn)動(dòng)，但是從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，S密度和傳統(tǒng)的基質(zhì)瀝青相比，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的低于傳統(tǒng)瀝青，所以S分子的受力影響會(huì)一直上升，基質(zhì)瀝青會(huì)有明顯的下降，最終影響溶脹與界面吸收層的厚度，相互影響力也會(huì)受到影響。

圖3 不同儲(chǔ)存溫度下SK70溫拌瀝青的軟化點(diǎn)

表4 不同儲(chǔ)存溫度下溫拌瀝青的軟化點(diǎn)差

3 結(jié)語(yǔ)

1)Sasobit溫拌瀝青的軟化點(diǎn)隨摻量的增加而逐漸升高，不同摻量下溫拌瀝青48 h離析軟化點(diǎn)差小于2.5℃，符合我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范的技術(shù)要求。2)將溫拌瀝青貯存不同時(shí)間(1 d，2 d，3 d，5 d，7 d)后進(jìn)行離析軟化點(diǎn)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)貯存3 d時(shí)其儲(chǔ)存穩(wěn)定性最好，原因在于溫拌劑的加入打破原有瀝青膠體體系的平衡，雖然可以有效提升工程施工質(zhì)量，但是在這種工作模式下構(gòu)建的瀝青膠體平衡系統(tǒng)必然會(huì)需要較長(zhǎng)的時(shí)間。3)在不同溫度(120℃，140℃，163℃，180℃)下儲(chǔ)存后，進(jìn)行了48 h離析軟化點(diǎn)試驗(yàn)，高溫儲(chǔ)存的溫拌瀝青離析較為明顯，原因在于溫度的升高加速了溫拌劑和基質(zhì)瀝青內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)，溫拌劑逐漸上升，基質(zhì)瀝青則逐漸下降，導(dǎo)致上、下軟化點(diǎn)形成差異。

［1］李中秋，馬敬坤.Sasobit改性劑對(duì)瀝青改性的室內(nèi)試驗(yàn)分析［J］.公路交通科技，2004，21(10):26-29.

［2］張 銳，黃曉明.添加Sasobit的瀝青與瀝青混合料性能分析［J］.交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2007，7(4):54-57.

［3］紀(jì)小平，孫云龍.Sasobit溫拌瀝青混合料的試驗(yàn)研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，32(14):75-78.

［4］吳超凡，曾夢(mèng)瀾，王茂文，等.添加Sasobit溫拌瀝青混合料的拌和與壓實(shí)溫度確定［J］.湖南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，37(8):1-5.