表面活性型温拌剂对沥青理化性质的影响

张宇楠，廖克俭，王洪国，韩 蕾，董宝利，焉志凤

（1. 辽宁石油化工大学，辽宁 抚顺 113001； 2. 辽河石油勘探局筑路工程公司，辽宁 盘锦 124120）

传统的热拌沥青混合料在生产和施工的过程中，不仅要消耗大量的能源，而且还会排放出大量的废气和粉尘，降低周围的环境质量，有损施工人员的身体健康[1,2]。为了降低能源消耗和废气排放，人们开始研制一种拌合温度介于热拌沥青混合料（150~180 ℃）和冷拌沥青混合料（10~40 ℃）之间，性能达到（或接近）热拌沥青混合料的新的高节能低排放型沥青混合料[3,4]，即温拌沥青混合料（Warm Mix Asphalt, WMA）。

本文采用基于表面活性技术的LKW-Ⅱ型温拌剂，以黏度为指标，确定温拌剂的最佳用量，并考察温拌剂对沥青针入度、软化点、延度理化性质的影响。

1 实验部分

1.1 实验原料和仪器

1.1.1 原料

沥青：辽河AH-90#沥青，温拌剂：LKW-Ⅱ型温拌剂（自制）。

1.1.2 仪器

SD-0625型沥青布氏旋转黏度计（上海地学仪器研究所），SYD-2801C型沥青针入度试验机（上海昌吉地质仪器有限公司），SYD-2806E型全自动沥青软化点试验器（上海昌吉地质仪器有限公司），LY型沥青延度测定仪（无锡市石油仪器设备厂）。

1.2 沥青黏度的测定

将温拌剂与沥青在 100 ℃温度下搅拌混合 30 min，分别配制成温拌剂质量分数为1%、2%、3%、4%和 5%的温拌沥青试样，分别测试 100、105和110 ℃温度条件下，不同温拌沥青试样的黏度。

1.3 沥青理化性质的测定

1.3.1 沥青针入度的测定

将温拌沥青试样注入到预先选好的试样皿中，使其在室温中冷却1.5 h，然后将其转移到规定的实验温度25 ℃的恒温水浴中，恒温1.5 h。到恒温时间后，取出温拌沥青试样测定其针入度。

1.3.2 沥青软化点的测定

将温拌沥青试样注入环中至略高于环面，将试样在室温空气中冷却30 min后，用热刀刮去高于环面的试样，使与环面齐平。将试样置于(5±0.5)℃的水中，恒温15 min。到恒温时间后，测定温拌沥青试样软化点。

1.3.3 沥青延度的测定

将温拌沥青试样从模具的一端向另一端往返地倒入，使试样略高于模具。将试样在室温空气中冷却30 min，然后把模具和试样一起放入（5±0.5)℃的水中。30 min后取出试样，用热刀刮平。再放到(5±0.5)℃的水中恒温1.5 h。到恒温时间后，取出温拌沥青试样测定其延度。

2 实验结果与讨论

2.1 最佳温拌剂用量的确定

不同温拌剂加入量对温拌沥青黏度有不同程度的影响。为研究不同温拌剂加入量对温拌沥青黏度的影响规律，将所测得的实验结果绘制成不同温拌剂加入量下的黏度与温度曲线，如图1。

图1 不同温拌剂加入量下的黏度与温度关系Fig.1 Relationship between viscosity and temperature under different warm mix additive dosage

根据图1，取温度为105 ℃时不同温拌剂加入量的黏度绘制曲线，如图2。

图2 在105 ℃时黏度与温拌剂加入量关系Fig.2 Relationship between viscosity and warm mix additive dosage at 105 ℃

由图2可知，随着温拌剂加入量的不断增大，温拌沥青的黏度呈现先降低后升高的趋势，当温拌剂的加入量为3%时，温拌沥青的黏度降到最低值。由于温拌沥青黏度越低，证明温拌剂的降黏效果越好[5]，所以可以确定温拌剂的最佳加入量为3%。

3%温拌剂加入量的温拌沥青与基质沥青理化性质分析见表1。

由表1可知，温拌沥青针入度和软化点与基质沥青相比，虽略有变化，但任然符合《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004的要求[6]。

表1 温拌沥青与基质沥青理化性质对比表Table 1 Physicochemical properties of WMA and new asphalt

2.2 温拌剂对沥青理化性质影响

沥青最重要的理化性质主要包括其针入度、软化点以及延度[7]，因此温拌剂对以上性质的影响在本文中进行了讨论。

2.2.1 温拌剂对针入度的影响

将实验测定的不同温拌剂加入量下的针入度绘制成曲线，如图3。

图3 沥青针入度与温拌剂加入量关系Fig.3 Relationship between penetration of asphalt and warm mix additive dosage

由图3可知，沥青的针入度随着温拌剂加入量的增加而逐渐增大。

2.2.2 温拌剂对软化点的影响

将实验测定的不同温拌剂加入量下的软化点绘制成曲线，如图4。

图4 沥青软化点与温拌剂加入量关系Fig.4 Relationship between softening point of asphalt and warm mix dosage

由图4可知，沥青的软化点随着温拌剂加入量的增加而逐渐减小。

2.2.3 温拌剂对延度的影响

实验测定的不同温拌剂加入量下的延度结果见表2。

表2 不同温拌剂加入量下的延度Table 2 Asphalt ductility under different warm mix additive dosage

由表2可知，虽然温拌剂的加入量不同，但是延度均大于150 cm，说明温拌剂对沥青的延度没有太大影响。

3 结 论

（1）选用LKW-Ⅱ型温拌剂加入量为3%时，温拌剂对沥青的降黏效果最好。

（2）加入温拌剂之后，虽然对于沥青的延度没有太大影响，但是其软化点降低、针入度增加，从而改善了基质沥青的理化性质。

（3）选用LKW-Ⅱ型温拌剂对沥青有明显的降黏效果，因此降低生产和施工过程中对能源的消耗，节约成本，减少了有毒气体和粉尘的排放，同时保证施工人员的人身安全。

［1］郭永雄. 温拌沥青混合料与热拌沥青混合料的性能对比研究[J]. 山西交通科技，2010(6)：14-15.

［2］朱沅峰，吴超凡，张继森，吴盛华. 3种添加剂温拌沥青混合料使用性能比较[J]. 公路，2011(7)：202-206.

［3］徐世法，颜彬，季节，高原. 高节能低排放型温拌沥青混合料的技术现状与应用前景[J]. 公路，2005(7)：195-198.

［4］杨树人. 温拌添加剂对沥青和沥青混合料性能的影响[D]. 重庆：重庆交通大学，2008.

［5］冉维廷. 硏温拌沥青混合料沥青降黏机理 究[D]. 西安：长安大学，2011.

［6］JTG F40-2004 公路沥青路面施工技术规范[S].

［7］张东好，李君艳，张旭霞.浅析沥青三大指标测定结果的影响因素[J].石油沥青，2009，23(6)：57-60.