Sasobit 溫拌劑對橡膠瀝青流變性能的影響

袁　露

(海門市公路管理站，江蘇南通　226100)

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Sasobit 溫拌劑對橡膠瀝青流變性能的影響

袁露

(海門市公路管理站，江蘇南通226100)

摘要:通過試驗，從高溫流變性能、低溫流變性能、抗老化性能三方面，分析了Sasobit溫拌劑對橡膠瀝青膠結料的影響，結果表明:Sasobit溫拌劑的加入對橡膠瀝青的高溫性能有一定的改善作用，但是會對其低溫性能和抗老化性能造成不利的影響，綜合考慮各項性能指標，其最優劑量選擇在2．5%～3%之間。

關鍵詞:橡膠瀝青，Sasobit溫拌劑，流變性能，抗老化性能

0　引言

橡膠瀝青以廢舊輪胎膠粉為改性劑，對廢舊資源的再利用是可持續發展時代的必然。但由于橡膠瀝青過高的粘度，造成施工中的高能耗和高排放，這與現今社會提倡的節能環保相違背，阻礙了橡膠瀝青技術的推廣［1］。溫拌技術是一種新型的筑路技術，其通過一定的技術手段，降低瀝青路面的施工溫度，且不造成路面質量的降低［2］。Chandra K．Akisetty等人［3，4］對溫拌橡膠瀝青做了一些研究，從環境保護角度說明溫拌技術與橡膠瀝青的結合可以發揮彼此的優勢，可實現資源的循環利用和節能減排。

本文通過室內試驗，分析了Sasobit溫拌劑對橡膠瀝青高溫、低溫、老化性能的影響，并確定了溫拌劑的最佳劑量。

1　試驗材料和研究方法

1．1試驗材料

1)基質瀝青。試驗采用江陰泰富產的70號道路石油瀝青為基質瀝青，按JTG E20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程［5］的試驗方法對基質瀝青的性能指標進行檢測，測試結果如表1所示。

表1　70號道路石油瀝青性能指標試驗結果

2)橡膠粉。試驗所用橡膠粉為江蘇常州產的以廢舊貨車輪胎為原材料的40目(0．45 mm)膠粉，其性能指標如表2，表3所示。

表2　橡膠粉的物理技術指標

表3　橡膠粉的化學技術指標　%

3)溫拌橡膠瀝青樣品制備。橡膠瀝青攪拌溫度為175℃± 5℃，攪拌速率為1 000 r/min，攪拌時間為45 min～60 min，膠粉摻量為外摻18%［6］。在制備Sasobit溫拌橡膠瀝青時，采用先拌勻Sasobit溫拌劑與熱瀝青，再摻拌橡膠粉的方法。

1．2試驗方法及評價指標

本文參考國際上近年來對瀝青膠結料的主要研究成果，采用Fail temperature和零剪切粘度，15℃延度及低溫勁度指標，極限疲勞溫度FTf等指標對溫拌橡膠瀝青的高溫流變性能、低溫流變性能與抗老化性能進行了試驗研究。

1．2．1溫拌橡膠瀝青高溫流變性能研究

在進行溫拌橡膠瀝青膠結料高溫流變性能評價時，選用Fail temperature和零剪切粘度(ZSV)兩個指標。

1)Fail temperature。Fail temperature是利用車轍因子對數值log(G*/sinδ)—溫度T曲線的回歸方程，計算得到G*/sinδ=1 kPa時溫度值，此溫度值越大，表明材料的高溫性能越好。

2)零剪切粘度(ZSV)。零剪切粘度被認為是反映膠結料粘度特性的最根本指標。文中采用應力水平為25 Pa，溫度為60℃時溫拌橡膠瀝青膠結料的蠕變及蠕變回復時間試驗，通過Burgers模型擬合得到可靠的ZSV，回復階段ZSV越大，高溫性能越好。

1．2．2溫拌橡膠瀝青低溫流變性能研究

對于溫拌橡膠瀝青膠結料的低溫性能，文中選用15℃延度及低溫勁度指標進行評價。

1)15℃延度。延度可以評價瀝青的低溫性能，由于其試驗方法簡便、結果直觀等特點，在我國作為一種瀝青低溫性能評價的重要指標。

2)蠕變勁度模量S值和蠕變曲線斜率m值。BBR試驗在不同低溫條件下檢測得到的蠕變勁度S和蠕變速率m是近年來得到較廣泛認可的評價膠結料的低溫性能的指標。

1．2．3溫拌橡膠瀝青抗老化性能研究

AASHTOTPS試驗將經RTFO及PAV老化后瀝青的疲勞因子G*·sinδ作為瀝青膠結料疲勞性能的評價指標。分別對瀝青進行RTFO和PAV老化，分別進行動態剪切流變試驗，得到G*sinδ隨溫度變化的主曲線，極限疲勞溫度FTf的溫度應為G*sinδ= 5．0 MPa時的溫度。FTf可以表征瀝青抗疲勞溫度區域的范圍，瀝青的疲勞溫度范圍隨FTf的減小而增大，此時表明瀝青的抗疲勞性能越好。

2　試驗結果與分析

2．1高溫流變性能試驗結果分析

1)Fail temperature。測試橡膠瀝青及溫拌橡膠瀝青的車轍因子G*/sin(δ)，得到車轍因子對數值log(G*/sinδ)和溫度T的關系圖，對結果進行線性回歸，結果如圖1所示。

圖1　摻加不同Sasobit劑量的車轍因子測試結果

根據回歸分析的結果，計算G*/sinδ=1 kPa時的溫度，即Fail temperature。計算結果如表4所示。

表4　不同Sasobit摻量下瀝青的Fail temperature

分析表4中數據可以發現，添加了Sasobit溫拌劑的橡膠瀝青的Fail temperature隨著Sasobit劑量的增加而增大，當Sasobit劑量不小于3%時，Fail temperature值出現負增長，說明從控制溫拌橡膠瀝青膠結料的高溫性能方面考慮Sasobit劑量宜控制在2．5%～3．0%之間。

2)零剪切粘度。對橡膠瀝青及溫拌橡膠瀝青進行蠕變及蠕變回復試驗，試驗結果如圖2所示。

圖2　不同Sasobit摻量蠕變及蠕變回復曲線

用Burgers模型對蠕變回復試驗的回復階段結果進行擬合，可以得到比較可靠的零剪切粘度，試驗結果如表5所示。

表5　Burgers模型擬合得到的ZSV

根據表5和圖2中的數據，添加Sasobit溫拌劑的橡膠瀝青，在添加劑量小于2．5%時，蠕變回復試驗計算的ZSV值相比于未添加溫拌劑的橡膠瀝青ZSV未有顯著增長，而當劑量達到3%時，ZSV值顯著增加。說明Sasobit溫拌劑的劑量需達到2．5%以上時才能明顯改善橡膠瀝青的抗車轍性能。

2．2低溫流變性能試驗結果分析

1)15℃延度。橡膠瀝青、溫拌橡膠瀝青15℃延度的試驗溫度如表6所示。

由表6中的數據可見，對于Sasobit溫拌橡膠瀝青，隨Sasobit摻量的增加溫拌橡膠瀝青的延度逐漸降低，其與橡膠瀝青相比更低。Sasobit溫拌劑的加入對橡膠瀝青的低溫性能具有不利影響。Sasobit屬于有機物，是一種石蠟，Sasobit在瀝青溫度低于熔點時會呈現網狀的晶格結構，使得瀝青的粘度逐漸增大，導致瀝青變硬變脆。

表6　15℃延度試驗指標

2)蠕變勁度模量S值和蠕變曲線斜率m值。橡膠瀝青及溫拌橡膠瀝青在-12℃，-18℃，-24℃的蠕變勁度S和蠕變速率m值如表7所示。

表7　膠結料S和m值

由表7中的數據可見，隨溫拌劑摻量的增加，溫拌橡膠瀝青的勁度模量逐漸增加。可見Sasobit摻量的增加導致溫拌橡膠瀝青的低溫彎曲流變性能變差，Sasobit溫拌劑的添加對改善橡膠瀝青的低溫性能是不利的。但依據Superpave膠結料規范，在常用劑量下，溫拌劑的摻入并不會降低橡膠瀝青的低溫PG等級。

2．3抗老化性能

對橡膠瀝青及溫拌橡膠瀝青進行RTFO及PAV后疲勞因子G*·sin(δ)測試，得到疲勞因子對數值log(G*·sinδ)與溫度T曲線圖，進行線性回歸，結果如圖3所示。

圖3　Sasobit橡膠瀝青log（G*·sinδ）—T關系圖

根據回歸擬合的公式，計算G*·sinδ=5．0 MPa時的溫度，即極限疲勞溫度FTf。計算結果如表8所示。

表8　極限疲勞溫度FTf

由表8中數據可知，隨著Sasobit溫拌劑劑量的增加溫拌橡膠瀝青FTf值增加，并且大于未添加溫拌劑的橡膠瀝青的極限疲勞溫度，說明溫拌劑的加入會降低橡膠瀝青的抗疲勞性能，橡膠瀝青的抗疲勞性能隨著溫拌劑劑量的增加而降低。因此，在選擇溫拌劑劑量的時候劑量不宜過多，以免降低橡膠瀝青抗疲勞性能。經過綜合考慮，建議Sasobit劑量不大于3%。

3　結語

通過對不同Sasobit摻量的溫拌橡膠瀝青高溫性能、低溫性能、老化性能的比較，從提高溫拌橡膠瀝青綜合性能方面考慮，得出了以下結論:1)Sasobit溫拌劑對橡膠瀝青高溫性能具有顯著的改善作用;2)Sasobit溫拌劑的添加會使橡膠瀝青的低溫性能變差，但在常規摻量時，溫拌劑加入不會降低橡膠瀝青的低溫PG等級;3)Sasobit溫拌劑的加入會降低橡膠瀝青的抗疲勞性能，且溫拌橡膠瀝青抗疲勞性能隨著溫拌劑劑量的增加而降低;4)綜合考慮溫拌橡膠瀝青的各項性能，推薦Sasobit溫拌劑的劑量為2．5%～3%之間。

參考文獻:

［1］趙劍強．公路交通與環境保護［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，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程［S］．

［6］石洪波．廢橡膠粉改性瀝青配方與工藝條件研究［J］．石化技術與應用，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

作者簡介:袁露(1980-)，男，工程師

收稿日期:2015-10-27

文章編號:1009-6825(2016)01-0120-03

中圖分類號:TU535

文獻標識碼:A