SBS改性乳化瀝青的制備及其路用分級(jí)性能

中圖分類號(hào)：U414 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Abstract：The bonding strength ofordinary emulsifiedasphaltis insuficient tomeet therequirementsof preventive maintenance or cold mixing and cold paving.SBS modifiedemulsifedasphalt （SBS-Emu）was prepared by modifying first and thenemulsifying.TheefectsofSSmodifier，activatedcros-lnker，emulsifierand stabilizercontenton SBS-Emu storage stability，particle size distribution androad performance based on emulsified asphalt performance graded （EPG）system were investigated.Theresultsshowthatthestorage stabilityofSBS-Emu deteriorates withtheincreaseofSBScontentandbecomes betterwiththeincreaseofemulsionstabilizerandemulsifierscontent.Activatedcross-lnkerscanimprove thestorage stabilityof emulsifiedasphalt withincertain limits.Thehigh-temperatureperformanceandlow-temperatureperformanceof SBSEmuincreases withtheincreaseof SBS content.Croslinking stabilizerscan improve the high-temperature performanceand low-temperature performanceof SBS-Emuinacertainconcentrationrange.The high temperatureperformanceisthebest when the content is 1.5% ，and the low temperature performance is the best when the content is 1.0% .The low temperature performance ofSBS-Emuisimproved with increasing emulsifiercontent，andtheexcesivecontent isunfavorabletothe high temperature performance.Emulsionstabilizer has litle efectonthehigh temperatureperformanceandlow temperatureperformance of SBS-Emu.

Keywords： SBS emulsified asphalt； EPG grading； storage stability；particle size distribution

熱拌瀝青（HMA）混合料因生產(chǎn)施工過程中消耗大量能源并產(chǎn)生顯著環(huán)境污染而備受關(guān)注[1-2]與HMA相比，乳化瀝青冷拌技術(shù)（CMA）可節(jié)省50% 以上能源，并減少 33% 二氧化碳和 17% 揮發(fā)性有機(jī)化合物排放，同時(shí)緩解瀝青老化問題[3-5]。然而普通乳化瀝青混合料因依賴基質(zhì)瀝青性能，普遍存在高溫性能差、黏結(jié)性和耐久性不佳等缺陷，可以通過聚合物對(duì)乳化瀝青改性的方式提高CMA的路用性能和耐久性[6-8]。聚合物改性劑可分為熱塑性彈性體、塑料和橡膠。其中苯乙烯-丁二烯橡膠（SBR）改性乳化瀝青在微表處中得到了廣泛的應(yīng)用[9-10]，但是 SBR改性乳化瀝青（ SBS-Emu 的高溫性能較差[10-13]，長(zhǎng)期使用和重載交通情況下，易導(dǎo)致表面開裂或剝落，從而限制了其在CMA技術(shù)中的應(yīng)用[14-i5]。苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）改性乳化瀝青兼具優(yōu)異的高低溫性能[16-17]，在CMA技術(shù)中的應(yīng)用前景廣闊。但是面臨兩大技術(shù)瓶頸：一是SBS與瀝青極性差異導(dǎo)致相容性差，需通過交聯(lián)劑進(jìn)行化學(xué)改性，構(gòu)建網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)提升熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性[18-19];二是化學(xué)改性后瀝青黏度劇增，乳化過程中易因SBS自聚力引發(fā)顆粒“聚結(jié)”破乳，導(dǎo)致乳液穩(wěn)定性較差[20-21]。因此需要在兼顧“分散”和“交聯(lián)”兩種作用力的情況下，對(duì)SBS-Emu體系進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。自前中國乳化瀝青性能評(píng)價(jià)主要依據(jù)是JTGE20-2011《公路工程瀝青及混合料試驗(yàn)規(guī)程》、JTGF40－2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》等[2223]。乳化瀝青性能分級(jí)（EPG）是在瀝青膠結(jié)料性能分級(jí)（PG）的基礎(chǔ)上，針對(duì)乳化瀝青的特性進(jìn)行了一定的調(diào)整和優(yōu)化[24-26]。筆者設(shè)計(jì)一種 SBS-Emu體系，研究其制備工藝和性能影響因素。首先設(shè)計(jì)開發(fā)乳化用SBS改性瀝青；然后對(duì)其進(jìn)行乳化得到SBS-Emu，研究SBS改性劑、交聯(lián)活化劑、乳化劑和乳液穩(wěn)定劑摻量對(duì)SBS-Emu的貯存穩(wěn)定性、粒度分布的影響；最后基于EPG分級(jí)對(duì)SBS-Emu的路用性能進(jìn)行研究。

材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究詳細(xì)的試驗(yàn)設(shè)計(jì)流程圖如圖1所示，包括所使用的原料和測(cè)試方法。為了消除試驗(yàn)誤差，每個(gè)測(cè)試至少進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)。

圖1試驗(yàn)設(shè)計(jì)流程

Fig.1Flow of experimental design

1.2 材料

（1）瀝青。制備SBS-Emu所采用的基質(zhì)瀝青為齊魯AH-70 瀝青，由中國石化齊魯石化公司提供，參照J(rèn)TGE20—2011對(duì)其基本性質(zhì)和薄膜烘箱試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果見表1。

表1齊魯AH-70瀝青基本性能指標(biāo)

Table 1 Basic performance indexes of Qilu AH-70 asphalt

注：針入度測(cè)試條件為溫度 25^°C 、時(shí)間 5s， 質(zhì)量 100g

（2）添加劑。SBS-Emu由乳化用SBS改性瀝 青在乳化劑作用下經(jīng)膠體磨研磨制備得到。其中采用線型SBS改性劑（YH-791H，嵌段比為30/70）作為改性劑，由中國石油化工股份有限公司巴陵分公司提供；相容劑為市售伊朗抽出油；交聯(lián)活化劑為自主開發(fā)的非硫磺類表面活性劑型穩(wěn)定劑。制備SBS-Emu的乳化劑為慢裂快凝型陽離子乳化劑，由濟(jì)南圣泉集團(tuán)股份有限公司提供；乳液穩(wěn)定劑為纖維素類增稠劑，通過增加水相黏度來提高乳液的穩(wěn)定性，由江蘇金陽新材料科技有限公司提供

1.3 乳化用SBS改性瀝青的制備

采用先改性后乳化的方式制備 SBS-Emu 。將瀝青熔融后加熱至 175°C ，依次摻加 2% 相容劑及4.0%～5.5% SBS改性劑，經(jīng) 4000r/min 高速剪切30min;170^°C 下加入 0.5% 交聯(lián)活化劑攪拌 ^5h ，此時(shí)交聯(lián)活化劑與SBS改性劑發(fā)生接枝反應(yīng)，產(chǎn)生極性官能團(tuán)，提升了SBS改性瀝青的極性，同時(shí)SBS改性劑與瀝青之間發(fā)生物理交聯(lián)作用，得到適度交聯(lián)和穩(wěn)定的改性瀝青產(chǎn)品，

參照J(rèn)TGE20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》對(duì)不同摻量的乳化用SBS改性瀝青的基本性能進(jìn)行分析，結(jié)果如表2所示。

表2乳化用SBS改性瀝青性能

Table 2Properties of SBS modified asphalt for emulsification

注：對(duì)照組為道路工程中常用的普通 SBS改性瀝青，采用相同的原材料和制備工藝，將步驟3的交聯(lián)活化劑換成硫磺類交聯(lián)劑制備得到，改性劑摻量為 4.0% （外摻）。

由表2可知，隨著改性劑摻量的增加，乳化用SBS改性瀝青的針入度逐漸降低，而延度、 60^°C 動(dòng)力黏度、布氏黏度均逐漸增加。與普通SBS改性瀝青相比，乳化用SBS改性瀝青的軟化點(diǎn)和黏度均降低。這是由于傳統(tǒng)SBS改性瀝青采用硫磺作為交聯(lián)劑，SBS改性劑與瀝青通過硫鍵進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)，交聯(lián)強(qiáng)度和程度均較高，而乳化用SBS改性瀝青采用自主開發(fā)的交聯(lián)活化劑，能夠?qū)BS改性劑起到活化作用，瀝青與SBS改性劑通過氫鍵進(jìn)行物理交聯(lián)，形成交聯(lián)程度較低的適度交聯(lián)體系，在保障改性瀝青熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性的前提下，“犧牲”了部分高溫性能，導(dǎo)致軟化點(diǎn)和黏度的降低，從而使得SBS改性瀝青的乳化難度降低，SBS-Emu的穩(wěn)定性得到保障。

采用連續(xù)式膠體磨制備 SBS-Emu 。在普通乳化瀝青制備工藝和條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，在生產(chǎn)SBS-Emu時(shí)使用了管道加壓技術(shù)，以避免因溫度過高導(dǎo)致的乳液“爆沸”結(jié)皮和過早破乳現(xiàn)象的發(fā)生。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 貯存穩(wěn)定性試驗(yàn)

將SBS-Emu樣品置于標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性試驗(yàn)管中，在常溫下儲(chǔ)存1和 5d 。乳化瀝青的貯存穩(wěn)定性定義為上下乳液的蒸發(fā)殘留物含量的差值，即

式中， S_s 為貯存穩(wěn)定性； P_A 和 P_B 分別為試管上50mL和下 50mL 乳化瀝青蒸發(fā)殘留物含量。 S_s 越小乳化瀝青越穩(wěn)定。

1.4.2 粒度試驗(yàn)

采用激光粒度儀（LS-POP（6），歐美克）分析SBS-Emu的粒度分布，并采用 D₅₀ 粒徑定量評(píng)價(jià)SBS改性瀝青的乳化效果，間接反映乳化瀝青的穩(wěn)定性。

1.4.3 乳化瀝青性能分級(jí)（EPG）

乳化瀝青性能分級(jí)（EPG）是與路用性能相關(guān)的分級(jí)體系，主要通過低溫獲取乳化瀝青的蒸發(fā)殘留物。采用動(dòng)態(tài)剪切流變儀，以多重應(yīng)力蠕變恢復(fù)試驗(yàn)測(cè)定的 3.2kPa 加載應(yīng)力下的不可恢復(fù)柔量L ?J_nr@3.2kPa） 表征高溫性能指標(biāo)，以頻率掃描試驗(yàn)測(cè)定的對(duì)應(yīng)臨界相位角的復(fù)數(shù)剪切模量（ δ^c ）表征低溫性能指標(biāo)

（1）蒸發(fā)殘留物試驗(yàn)（低溫蒸發(fā)法）。為避免傳統(tǒng)的蒸發(fā)殘留物獲取方法導(dǎo)致的瀝青老化，按照EPG分級(jí)體系參照AASHTOPP72-2011采用低溫蒸發(fā)技術(shù)回收 SBS-Emu 蒸發(fā)殘留物，進(jìn)行性能測(cè)試。將乳化瀝青倒人平整的硅膠墊中，控制乳化瀝青膜厚度為 0.381mm ;將硅膠墊放入 60^°C±1^°C 的烘箱中，保持 6h±15min ;取出硅膠墊，冷卻至室溫，

得到蒸發(fā)殘留物。

（2）多重應(yīng)力蠕變恢復(fù)試驗(yàn)。按照J(rèn)TG/T0610對(duì)由低溫蒸發(fā)法獲得的蒸發(fā)殘留物樣品進(jìn)行短期老化后，分別在 49，55，61^°C 下進(jìn)行多重應(yīng)力蠕變恢復(fù)試驗(yàn)（MSCR）試驗(yàn)，計(jì)算樣品在 3.2kPa 應(yīng)力水平下的平均不可恢復(fù)蠕變?nèi)崃?J_nr@3.2kPa ：

式中， J_nr@3.2kPa（N） 為每個(gè)循環(huán)的不可恢復(fù)蠕變?nèi)崃浚?Pa^-1 。

γ_u -蠕變恢復(fù)循環(huán)完成時(shí)應(yīng)變值與蠕變循環(huán)開始時(shí)初始應(yīng)變之差計(jì)算公式為

式中， J_nr@3.2kPa 為10個(gè)循環(huán)的平均不可恢復(fù)蠕變?nèi)崃浚?Pa^-1 。

（3）頻率掃描試驗(yàn)。對(duì)經(jīng)短期老化后的SBS-Emu蒸發(fā)殘留物，在 15^°C 和 5°C 下依次進(jìn)行頻率掃描試驗(yàn)，獲得關(guān)鍵相位角（δ）下的復(fù)數(shù)剪切模量（G^*） 。試驗(yàn)采用采用 8mm 平行板， 1% 應(yīng)變， 0.1～ 100Hz 掃描，記錄每個(gè)頻率下的相位角 δ 和 G^* 。擬合出主曲線，計(jì)算不同低溫等級(jí)對(duì)應(yīng)臨界 δ 的 G^* o

1.5 計(jì)算過程

基于時(shí)溫等效原理，將在 5°C 時(shí)獲得的 ∣G^*∣ 和δ 轉(zhuǎn)換為 15^°C 的參考溫度。采用移位因子 （a_T） 將5C 下的實(shí)際加載頻率 （ω） 轉(zhuǎn)換為縮減頻率 ，使得從 15^°C 和 5°C 獲得的 ∣G^*∣ 和 ω_R 以及 δ 和 ω_R 之間的關(guān)系相一致，形成一條曲線。計(jì)算公式為

ω_R=ωa_T.

然后識(shí)別出 15% 和 5°C 的 ∣G^* 數(shù)據(jù)中 G^* 重疊的部分（圖3（a）），用于確定 a_T 。

如圖3（b），在G*值最接近但小于G5℃，i；$＼left（ ＼omega _ { i - ， 1 5 ＼mathrm { ＼scriptsize ～ ＼mathscr { C } } } ＼right）$ 的 15°C 數(shù)據(jù)點(diǎn)和 G^* 值最接近但大于G_5c，i^*，（G_i+，15c^*） 的 15°C 數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的插值，確定15°C 時(shí) 下的 ω 值，等效 G^* 值為 G_5ΦC，i^* 。計(jì)算公式為

log（ω_i-，15%） ·

確定了每個(gè) 后，得到相應(yīng)的 a_T，i 。然后將5°C 的 |a_T| 計(jì)算為所有 a_T，i 的平均值。計(jì)算公式為

通過式（4）計(jì)算的 Ω_aT 將頻率轉(zhuǎn)換為縮減頻率，從而將 5°C 轉(zhuǎn)換為 15^°C ，采用Chiristenson-Ander-son-Marasteanu（CAM）模型[24]擬合主曲線。計(jì)算公式為

式中， G^* 為動(dòng)態(tài)剪切模量； G_g 為玻璃動(dòng)態(tài)剪切模量，為 10⁹Pa;ω_R 為縮減頻率； ω_c 為交叉頻率，為45^° 相位角的縮減頻率； v_?w 為形狀參數(shù)

擬合 lg（ω_R） 與 的關(guān)系曲線，得到 ω_c 。計(jì)算公式為

式中， a 和 b 為最佳擬合參數(shù)。

然后計(jì)算交叉頻率：

ω_c=10a.

擬合 log（log（G_g/G^*） 與 的關(guān)系曲線，并計(jì)算參數(shù) σ_v 。計(jì)算公式為

式中， c 和 d 為最佳擬合參數(shù)。

擬合 與 的關(guān)系曲線，參數(shù) ω 為直線的斜率。計(jì)算公式為 （13）式中， e 和 ω 為最佳擬合參數(shù)。

用式（8）確定對(duì)應(yīng)于 δ^c 的 ω_R 來確定測(cè)量數(shù)據(jù)（δ^c） 范圍內(nèi)相關(guān)任意臨界 δ 處的 G^* 。然后通過將計(jì)算出的 ω_R 帶入式（7）得到相應(yīng)的 G^* 。結(jié)果見圖2。

2結(jié)果分析

2.1 SBS-Emu貯存穩(wěn)定性

SBS改性瀝青自身黏度大，自聚效應(yīng)強(qiáng)，且存在難以乳化和穩(wěn)定性差等諸多問題。基于自主開發(fā)的交聯(lián)活化劑針對(duì)性研究具有適宜交聯(lián)程度和活性的SBS改性瀝青，在此基礎(chǔ)上制備SBS-Emu。從SBS改性瀝青組成和乳液組成2個(gè)角度出發(fā)，考察SBS改性瀝青組成中交聯(lián)活化劑和SBS改性劑摻量以及乳液組成中乳化劑和乳液穩(wěn)定劑摻量對(duì)乳化瀝青貯存穩(wěn)定性的影響。

圖2確定移位因子的數(shù)據(jù)識(shí)別和計(jì)算過程 Fig.2Data identification and calculation process for determiningshiftfactors

2.1.1 SBS改性劑摻量的影響

增加SBS改性劑的摻量能夠改善SBS-Emu的高低溫性能，但是由此導(dǎo)致的黏度的提升，會(huì)增加SBS改性瀝青的乳化難度。

在相同交聯(lián)活化劑（ 2.0% ，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、乳化劑 （2.0% ）、乳液穩(wěn)定劑 （0.2%） 的摻量下，研究SBS摻量對(duì)SBS-Emu貯存穩(wěn)定性和粒度分布的影響，結(jié)果見圖3。

由圖3（a）、（b）可知，隨著SBS摻量的增加，SBS-Emu的1d和5d貯存穩(wěn)定性值逐漸升高。說明SBS摻量越高，SBS-Emu穩(wěn)定性越差。此外相同SBS摻量的SBS-Emu穩(wěn)定性值隨著時(shí)間的增加而增加，即穩(wěn)定性隨時(shí)間增加逐漸變差，說明SBS-Emu不易長(zhǎng)期儲(chǔ)存。但在考察的SBS改性瀝青范圍內(nèi)， SBS-Emu 的1d和5d貯存穩(wěn)定性均滿足規(guī)范JTGF40-2004要求，說明本研究設(shè)計(jì)的SBS改性瀝青體系能夠?qū)崿F(xiàn)高摻量SBS改性瀝青的乳化。由圖3（c）、（d）可知，隨著SBS 摻量的增加，SBS-Emu的 D₅₀ 粒徑逐漸升高，粒度分布變寬，尤其是在5.5% SBS摻量下，分布曲線向較大粒徑范圍偏移，并且分布變得不均勻，呈現(xiàn)出多級(jí)分散狀態(tài)。說明SBS 摻量提高導(dǎo)致的瀝青黏度增加，使得SBS改性瀝青的乳化難度加大，分散性變差，從而導(dǎo)致乳液的穩(wěn)定性變差。

2.1.2 交聯(lián)活化劑摻量的影響

交聯(lián)活化劑是一種非硫磺類表面活性劑型穩(wěn)定劑，主要起到物理交聯(lián)和增加活性的作用，使SBS改性瀝青適度交聯(lián)并具備一定的活性。

在相同 SBS 改性劑（ 4.5% ）、乳化劑 （2.0% ）、乳液穩(wěn)定劑 （0.2%） 的摻量下，考察交聯(lián)活化劑摻量對(duì)SBS-Emu貯存穩(wěn)定性和粒度分布的影響，結(jié)果見圖4。

由圖4（a）、（b）可知，隨著交聯(lián)活化劑摻量的增加， SBS-Emu 的1d和5d貯存穩(wěn)定性數(shù)值逐漸降低，當(dāng)交聯(lián)活化劑摻量為 2.5% 時(shí)所增加，但仍滿足規(guī)范要求。粒度分布表現(xiàn)出類似的規(guī)律（圖4（c）、（d）），隨著交聯(lián)活化劑摻量的增加，SBS-Emu顆粒分布逐漸變窄， D₅₀ 粒徑逐漸變小，當(dāng)交聯(lián)活化劑摻量為 2.5% 時(shí)所增加。這說明在一定的摻量范圍內(nèi)，交聯(lián)活化劑能夠促進(jìn)SBS改性瀝青的乳化，提高分散性能和乳液穩(wěn)定性。這是由于在一定的摻量范圍內(nèi)，交聯(lián)活化劑對(duì)乳化用SBS改性瀝青的活化作用提高了乳化用SBS改性瀝青的極性和活性，使得乳化用SBS改性瀝青較容易乳化，而且乳化用SBS改性瀝青處于適度交聯(lián)狀態(tài)，乳液的穩(wěn)定性較好。而當(dāng)交聯(lián)活化劑的摻量較高時(shí)，雖然乳化用SBS改性瀝青的活性繼續(xù)增加，但是其交聯(lián)程度也在增加，從而使其黏度增加，乳化的難度增加、穩(wěn)定性降低。

2.1.3 乳化劑的影響

乳化劑摻量對(duì)SBS-Emu的性能起著決定性的作用。乳化劑摻量低會(huì)導(dǎo)致乳化效果差，而摻量過高則會(huì)增加成本。

在相同摻量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）SBS改性劑（ 4.5% ）、交聯(lián)活化劑 （2.0% ）、乳液穩(wěn)定劑 （0.2% ）條件下，研究乳化劑摻量對(duì) SBS-Emu 貯存穩(wěn)定性和粒徑分布的影響，結(jié)果見圖5。

由圖5看出，除 1.0% 摻量外，其他乳化劑摻量下的SBS-Emu液滴粒徑尺寸分布相對(duì)較窄，表現(xiàn)出單分散特性，乳化效果較好。同時(shí)隨著乳化劑摻量的增加， SBS-Emu 的1d和5d貯存穩(wěn)定性值 ?D₅₀ 粒徑逐漸降低，粒度分布變窄。這是由于乳化劑摻量的增加降低了油水界面張力，乳化用SBS改性瀝青更容易以細(xì)小的顆粒分散到水中，同時(shí)提高了界面膜的強(qiáng)度，乳液穩(wěn)定性得到提升。

2.1.4 乳液穩(wěn)定劑的影響

乳液穩(wěn)定劑為纖維素類增稠劑，通過增加水相黏度，阻礙瀝青顆粒的沉降，達(dá)到提升SBS-Emu穩(wěn)定性的目的。

在相同SBS 改性劑 （4.5% ）、交聯(lián)活化劑（2.0% ）、乳化劑 （2%） 的摻量下，研究乳液穩(wěn)定劑摻量對(duì)SBS-Emu貯存穩(wěn)定性和粒徑分布的影響，結(jié)果見圖6。

由圖6（a）、（b）看出，隨著乳液穩(wěn)定劑摻量的增加， SBS-Emu 的1d和5d貯存穩(wěn)定性值均呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，在一定摻量范圍內(nèi)，貯存穩(wěn)定性與乳液穩(wěn)定劑摻量呈正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)摻量大于 0.2% 后趨于平穩(wěn)。但從圖6（c）（d）看出，盡管隨著乳液穩(wěn)定劑摻量的增加，粒度分布曲線呈現(xiàn)變窄趨勢(shì)， D₅₀ 呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但變化非常小。這表明乳液穩(wěn)定劑的加入并未明顯提升SBS改性瀝青的乳化效果，而是通過提高SBS-Emu的黏度，提升瀝青顆粒的懸浮穩(wěn)定性，有效抑制了顆粒的聚合和沉降的發(fā)生。

2.2 SBS-Emu蒸發(fā)殘留物EPG性能

按照EPG分級(jí)體系標(biāo)準(zhǔn)研究SBS改性劑、交聯(lián)活化劑、乳化劑和乳液穩(wěn)定劑摻量對(duì)SBS-Emu蒸發(fā)殘留物EPG性能影響規(guī)律。

2.2.1 SBS改性劑的影響

SBS改性劑摻量對(duì) SBS-Emu 殘留物的高低溫性能有直接影響。按照EPG分級(jí)體系標(biāo)準(zhǔn)，研究SBS摻量對(duì) J_nr@3.2kPa 和 G^*@δ^c 的影響，結(jié)果見圖7。

圖7SBS改性劑摻量對(duì)SBS-Emu J_nr@3.2kPa 和 G^*@δ^c 的影響

Fig.7Effect of SBS modifier dosage on SBS-Emu J_nr@3.2kPa and

由圖7（a）看出，隨溫度的變化，所有SBS-Emu樣品的 J_nr@3.2kPa 表現(xiàn)出明顯變化，試驗(yàn)溫度越高， J_nr@3.2kPa 越大，表明溫度越高 SBS-Emu 樣品的抗永久變形能力越差；在相同溫度下SBS摻量越高，對(duì)應(yīng)的 J_nr@3.2kPa 越小，表明增加SBS摻量可以提高SBS-Emu的高溫性能。由圖7（b）看出，隨相位角的增大，所有 SBS-Emu 樣品的 逐漸降低。同時(shí)，隨SBS摻量增加， G^*@δ^c 逐漸降低，表明增加 SBS 摻量可以提高 SBS-Emu 的低溫性能，且在 4.0%～5.0% 內(nèi)較為顯著。根據(jù)EPG分級(jí)體系，4種SBS-Emu樣品均滿足EPG分級(jí)體系中的中、重交通量下的 49°C 高溫性能等級(jí)和低交通量下的 55^°C 高溫性能等級(jí)， 4.0% 和 4.5% SBS摻量的 SBS-Emu樣品滿足EPG分級(jí)體系中的 -37°C 低溫性能等級(jí)， 5.0% 和 5.5% 摻量的SBS-Emu樣品滿足 -43C 低溫性能等級(jí)。

2.2.2 交聯(lián)活化劑的影響

交聯(lián)活化劑對(duì) SBS-Emu 樣品 J_nr@3.2kPa 和G^*@δ^c 影響結(jié)果見圖8。

由圖8（a）看出，在相同溫度下，SBS-Emu樣品的 J_nr@3.2kPa 隨交聯(lián)活化劑摻量的增加呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)，未添加交聯(lián)活化劑（摻量為0）時(shí)最高，摻量為 1.5% 時(shí)最低，考察的溫度范圍內(nèi)摻量為0時(shí) SBS-Emu 樣品均不滿足EPG分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，表明交聯(lián)活化劑的加人有效提升了 SBS-Emu 的高溫性能，摻量為 1.5% 時(shí)提升最明顯。可能的原因是隨著交聯(lián)活化劑摻量的增加，蒸發(fā)殘留物的交聯(lián)程度增加，高溫性能變好。但當(dāng)交聯(lián)活化劑摻量繼續(xù)提高（超過 1.5% ）時(shí)，蒸發(fā)殘留物活性增加導(dǎo)致自身及其與水的氫鍵耦合效應(yīng)增強(qiáng)，從而使得樣品的高溫性能有所降低。由圖8（b）看出，與未添加交聯(lián)活化劑相比，交聯(lián)活化劑的加入顯著降低了 SBS-Emu 樣品的 ，有效改善了SBS-Emu的低溫性能。但相同相位角下，隨著交聯(lián)活化劑摻量的增加 呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中要合理控制交聯(lián)活化劑的摻量。根據(jù)EPG分級(jí)體系，除摻量為0外，其余4種SBS-Emu樣品EPG分級(jí)體系中的中、重交通量下的 49°C 高溫性能等級(jí)和低交通量下的 55°C 高溫性能等級(jí)，摻量為0的 SBS-Emu 樣品滿足 -31^°C 低溫性能等級(jí)，其他摻量的SBS-Emu樣品滿足-37^°C 低溫性能等級(jí)。

圖8交聯(lián)活化劑摻量對(duì)SBS-Emu J_nr@3.2KPa 和 G^*°ledcircδ^c 的影響Fig. 8 Influence of crosslinking activator dosage on SBS-Emu J_nr@3.2kPa and"

2.2.3 乳化劑的影響

乳化劑的主要成分為表面活性劑，其分子一端為脂肪烴或芳香烴（親油端），另一端為含有雜原子的親水端，水分蒸發(fā)后乳化劑殘留在瀝青中勢(shì)必對(duì)蒸發(fā)殘留物的高低溫性能產(chǎn)生影響。

乳化劑摻量對(duì) SBS-Emu 樣品 J_nr@3.2kPa 和G^*@δ^c 的影響結(jié)果見圖9。

圖9乳化劑摻量對(duì)SBS-Emu J_nr@3.2kPa 和 G^*°ledastδ^c 影響

Fig.9Effect of emulsifier dosage on SBS-Emu J_nr@3.2 kPa and G^*°ledcircδ^c

由圖9（a）看出，在相同溫度下， SBS-Emu 樣品的 J_nr@3.2kPa 隨乳化劑摻量的增加呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)，在 2.0% 摻量SBS-Emu樣品的 J_nr@ 3.2kPa 最低， 1.0% 與 2.5% 摻量SBS-Emu樣品的樣品均不滿足EPG分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，表明所選用的乳化劑在 1.5%～2.0% 范圍內(nèi)有利于改性乳化瀝青的高溫性能。由圖9（b）看出，相同臨界相位角下，乳化劑摻量越高， G^*Qδ^c 越低，這表明在考察的摻量范圍內(nèi)，乳化劑有利于提升 SBS-Emu 樣品的低溫性能。根據(jù)EPG分級(jí)體系， 1.5% 和 2.0% 乳化劑摻量的SBS-Emu樣品滿足EPG分級(jí)體系中的中、重交通量下的 49°C 高溫性能等級(jí)和低交通量下的 55^°C 高溫性能等級(jí)，所有4個(gè)乳化劑摻量的SBS-Emu樣品均滿足 -37°C 低溫性能等級(jí)。

2.2.4 乳液穩(wěn)定劑的影響

乳液穩(wěn)定劑對(duì) SBS-Emu 樣品 J_nr@3.2kPa 和G^*@δ^c 的影響結(jié)果見圖10。

由圖10（a）看出，在相同溫度下，與未添加乳液穩(wěn)定劑（摻量為0）相比，乳液穩(wěn)定劑的加入使得SBS-Emu樣品的 J_nr@3.2kPa 略有降低，摻量為0.4% 時(shí)最低，說明乳液穩(wěn)定劑能夠提升SBS-Emu樣品的高溫性能，但是影響不大。由圖10（b）看出，所有 SBS-Emu 樣品的 幾乎重疊，差異非常小，這表明在所考察的摻量范圍內(nèi)，乳液穩(wěn)定劑對(duì)SBS-Emu樣品的低溫性能影響可以忽略不計(jì)。根據(jù)EPG分級(jí)體系，所有 SBS-Emu 樣品均滿足EPG分級(jí)體系中的中、重交通量下的 49°C 高溫性能等級(jí)和低交通量下的 55^°C 高溫性能等級(jí)和 -37°C 低溫性能等級(jí)。

圖10乳液穩(wěn)定劑摻量對(duì)SBS-Emu J_nr@3.2kPa 和 G^*°ledcircδ^c 的影響

Fi.10Influence of emulsion stabilizer dosage on SBS-Emu J_nr@3.2kPa and

3結(jié)論

（1）與普通SBS改性瀝青相比，乳化用SBS改性瀝青的軟化點(diǎn)和黏度均降低。從而使得SBS改性瀝青的乳化難度降低，SBS-Emu穩(wěn)定性得到保障。

（2）提出 SBS-Emu 性能評(píng)價(jià)方法。建立基于貯存穩(wěn)定性分析和粒度分析的SBS-Emu穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法；同時(shí)基于EPG分析，建立基于多重應(yīng)力蠕變恢復(fù)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)剪切流變儀頻率掃描試驗(yàn)的SBS-Emu路用性能評(píng)價(jià)方法。

（3）SBS改性劑摻量增加對(duì)SBS-Emu穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，隨著SBS摻量的增加，導(dǎo)致貯存穩(wěn)定性下降及粒徑增大。交聯(lián)穩(wěn)定劑、乳化劑和乳液穩(wěn)定劑在一定摻量范圍內(nèi)均能夠提升SBS-Emu的穩(wěn)定性。

（4）SBS和交聯(lián)活化劑均可以提升SBS-Emu的高低溫性能，交聯(lián)活化劑在 1.5% 摻量時(shí)高低溫綜合性能最好；乳化劑在 1.5%～2.0% 摻量范圍內(nèi)可顯著提升 SBS-Emu 的高低溫性能。乳液穩(wěn)定劑對(duì)SBS-Emu的高低溫性能影響較小。

參考文獻(xiàn)：

[1] 許菲菲，劉黎萍，唐海威，等.溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料性能對(duì)比[J].公路工程，2009，34（3）：73-75，82.XU Feifei，LIU Liping，TANG Haiwei，et al. Compari-son of properties of warm mix asphalt mixture and hotmixasphalt mixture[J]. Highway Engineering，2O09，34（3）：73-75，82.

［2]時(shí)敬濤，范維玉，趙品暉，等.Sasobit溫拌劑對(duì)高黏瀝

青流變性能的影響[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué) 版），2020，44（6） ：141-148. SHI Jingtao，F(xiàn)AN Weiyu， ZHAO Pinhui， et al. Effect of sasobit warm mixing agent on rheological properties of high viscosity asphalt[J]. Journal of China University of Petroleum（Edition of Natural Science），20，44（6）： 141-148.

[3］時(shí)敬濤，李純，楊光，等.瀝青組成對(duì)乳化瀝青穩(wěn)定性 的影響[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2023， 47（4） ：198-204. SHI Jingtao，LI Chun， YANG Guang，et al. Influence of asphalt composition on the stability of emulsified asphalt [J].Journal of China University of Petroleum（Edition of Natural Science），2023，47（4） ：198-204.

[4]張貴才，王磊，胡俊杰，等.乳化瀝青提高原油采收率 研究進(jìn)展[J].油田化學(xué)，2024，41（1）：160-166. ZHANG Guicai，WANG Lei，HU Junjie，et al. Research progress on enhanced oil recovery using emulsified asphalt [J]．Oilfield Chemistry，2024，41（1） ：160-166.

[5]SONG H， DO J， SOH Y. Feasibility study of asphaltmodified mortars using asphalt emulsion[J]. Construction and Building Materials，2005，20（5）：332-337.

[6]李安，鄭南翔.冷拌瀝青混合料磨耗層[J].中外公路， 2005（4） ：174-176. LI An，ZHENG Nanxiang. Wear layer of cold-mixed asphalt mixture[J]. China and Foreign Highway，2005 （4） ：174-176.

[7]ZHAO PH，LIANG HY，WU W X，et al. Rheological properties of high-asphalt-content emulsified asphalt[J]. Construction and Building Materials，2024：419135511.

[8] GINGRAS JP，TANGUY P A，MARIOTTI S，et al. Effect of process parameters on bitumen emulsions[J]. Chemical Engineering amp; Processing Process Intensifica

tion，2005，44（9） ：979-986.

[9]孫龍德，張鵬程，江航，等.油氣安全與能源轉(zhuǎn)型的新 趨勢(shì)[J].世界石油工業(yè)，2024，31（1）：6-15. SUN Longde， ZHANG Pengcheng， JIANG Hang，et al. New trends in oil and gas security and energy transition [J].World Petroleum Industry，2024，31（1） ：6-15.

[10］丁武洋，劉強(qiáng)，吳旻.乳化瀝青廠拌冷再生混合料關(guān) 鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[J].中外公路，2012，32（5）： 216-219. DING Wuyang，LIU Qiang，WU Min. Research and application of key technologies for mixing cold recycled mixture in emulsified asphalt plant[J]. Chinaamp; Foreign Highway，2012，32（5） ：216-219.

[11］孫海明，馬世東，張乾，等.乳化瀝青干燥過程的影響 因素[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2023，47 （2） ：180-188. SUN Haiming，MA Shidong， ZHANG Qian， et al. Factors affecting drying process of emulsified asphalt[J]. Journal of China University of Petroleum （Edition of Natural Science），2023，47（2） ：180-188.

[12]NAGEIM A H，AL-BUSALTAN F S，ATHERTON W， et al.A comparative study for improving the mechanical properties of cold bituminous emulsion mixtures with cement and waste materials[J]. Construction and Building Materials，2012，36：743-748.

[13]BREIXO M G， IGNACIO P. A proposed methodology for the global study of the mechanical properties of cold asphalt mixtures[J].Materials and Design，2013，57： 520-527.

[14]LI J，XIAO F， ZHANG L，et al.Life cycle assessment and life cycle cost analysis of recycled solid waste materials in highway pavement：a review[J].Journal of Cleaner Production，2019：2331182-2331206.

［15］徐劍，秦永春，黃頌昌.微表處混合料路用性能研究 [J].公路交通科技，2002（4）：39-42. XU Jian， QIN Yongchun， HUANG Songchang. Study on road performance of micro-surface mixture[J]. Highway and Transportation Science and Technology，2002（4）： 39-42.

[16］李自華.SBR改性乳化瀝青作為黏層油在工程中的 應(yīng)用[J].公路交通科技，2000（3）：10-12. LI Zihua. Application of SBR modified emulsified asphalt as viscous layer oil in engineering[J]. Highway and Transportation Science and Technology，2Oo0（3）： 10-12.

[17］王苗，于明明，李文博，等.基于響應(yīng)曲面法的 WERSBR復(fù)合改性乳化瀝青性能研究［J].化工新型材 fied asphalt based on response surface method[J]. New Chemical Materials，2019，52（S1） ：363-370.

[18］何會(huì)成，楊奇竹，吳曠懷.乳化SBS 改性瀝青和 SBR 改性乳化瀝青對(duì)比試驗(yàn)[J].石油瀝青，2007（4）： 21-24. HE Huicheng，YANG Qizhu，WU Kuanghuai. Comparison test of emulsified SBS modified asphalt and SBR modified emulsified asphalt[J]. Petroleum Asphalt， 2007（4） ：21-24.

[19］林江濤，樊亮，申全軍，等.SBS 改性瀝青相態(tài)粒徑與 發(fā)育溫度及時(shí)間的關(guān)系[J].中國石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自 然科學(xué)版），2024，48（2）：200-208. LIN Jiangtao， FAN Liang， SHEN Quanjun， et al. Relationship between phase particle size and development temperature and time of SBS modified asphalt[J]. Journal of China University of Petroleum （Edition of Natural Science），2024，48（2） ：200-208.

[20］李志軍，張秋民，程國香.SBS 改性瀝青化學(xué)交聯(lián)過程 的微觀結(jié)構(gòu)和性能研究[J].當(dāng)代化工，2007（4）： 339-342，346. LI Zhijun， ZHANG Qiumin， CHENG Guoxiang. Study on microstructure and properties of chemical crosslinking process of SBS modified asphalt[J]. Contemporary Chemical Industry，2007（4） ：39-342，346.

[21］方潘，陸小剛，石雙全，等.固液混合物振動(dòng)篩分機(jī)理 研究[J].西南石油大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2024，46 （2） ：164-175. FANG Pan，LU Xiaogang，SHI Shuangquan， et al. Research on the screening mechanism of solid-liquid mixtures under vibration[J]. Journal of Southwest Petroleum University（Natural Science Edition），2024，46 （2） ：164-175.

[22]ADAMS J， ILIAS M，CASTORENA C，et al. Performance-graded specifications for asphalt emulsions used in chip seal preservation treatments[J]. Transportation Research Record： Journal of the Transportation Research Board，2018，2672（12） ：20-31.

[23]LLIAS M， ADAMS J， CASTORENA C， et al. Performance-related specifications for asphalt emulsions used in microsurfacing treatments[J]. Transportation Research Record：Journal of the Transportation Research Board， 2017，2632（1） ：1-13.

[24］虞將苗，馮致皓，陳富達(dá)，等.乳化瀝青冷再生路面研 究進(jìn)展：材料特性、組成設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)[J].材料導(dǎo)

報(bào)，2024，38（22）：5-14.YU Jiangmiao，F(xiàn)ENG Zhihao，CHEN Fuda，et al. Re-searchprogress on emulsified asphalt cold recycled pave-ment：material characteristics，composition design andperformance evaluation[J]. Materials Reports，2O24，38（22） ：5-14.[25] 林江濤，樊亮，李永振，等.道路用乳化瀝青的應(yīng)用、發(fā)展及評(píng)價(jià)技術(shù)［J].石油瀝青，2019，33（3）：14-19，24.LIN Jiangtao，F(xiàn)AN Liang，LI Yongzhen， et al. Applica-tion，development and evaluation technology of emulsi-

fiedasphaltforroaduse[J].PetroleumBitumen，2019，33（3） ：14-19，24.[26] 許苑，羅蓉，馮光樂.基于CAM模型的改性瀝青主曲線評(píng)價(jià)[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（交通科學(xué)與工程版），2017，41（3）：497-500.XU Yuan，LUO Rong，F(xiàn)ENG Guangle. Evaluation ofmodified asphalt main curve based on CAM model[J].Journal of Wuhan University of Technology （Transporta-tion Science and Engineering），2017，41（3）：497-500.（編輯 劉為清）