Leadcap温拌剂对SBS改性沥青性能影响的研究

王 鸽，李永振，樊 亮

(1.山东建筑大学 交通工程学院，山东 济南 250101；2.山东省交通科学研究院 道路工程研究室，山东 济南 250102)

Leadcap温拌剂对SBS改性沥青性能影响的研究

王 鸽1,2，李永振2，樊 亮2

(1.山东建筑大学 交通工程学院，山东 济南 250101；2.山东省交通科学研究院 道路工程研究室，山东 济南 250102)

将不同掺量的Leadcap温拌剂按照一定的试验方法掺加进SBS改性沥青中，检测沥青的针入度、软化点、延度、布氏黏度和流变性能等指标，探讨Leadcap温拌剂对SBS改性沥青性能的影响。研究表明，Leadcap温拌剂降低了SBS改性沥青的稠度；低温延度增加，改善了低温抗裂性能；软化点和车辙因子增大，相位角减小，改善了沥青的高温抗车辙性能；布氏黏度减小，对沥青起到了温拌作用，达到了环保节能的效果。

Leadcap添加剂；沥青胶结料；性能；影响

热拌沥青混合料的施工方式是路面工程最常用的使用方式，它的温度可达160～180℃。对于一些寒冷地区，由于运输的距离较长或者外界的气温较低，沥青混合料的温度会下降的很快，达不到沥青混合料要求的压实温度，会造成沥青路面孔隙率过大，造成路面压实度不够，在行车荷载和水的作用下，容易产生路面病害。为了解决由于运距长和环境温度造成的热拌混合料施工温度问题，很多专家和学者开展了温拌技术的研究。温拌沥青技术能够在较低的拌合温度下进行施工，既能够节约大量的能源消耗、减轻沥青的老化程度，也能保证沥青路面在温度较低的环境下施工，延长了每年的施工季节，提高了施工效率。

目前已有的温拌技术主要由三种：有机降粘温拌技术、发泡降粘温拌技术、乳化沥青温拌技术[1]。有机降粘温拌技术以其操作简单、添加方便、温拌效果显著等优势，得到了大范围的应用。本文通过向SBS改性沥青中添加对不同掺加量Leadcap温拌剂，检测生产的沥青的针入度、软化点、延度、布氏黏度和流变性能等指标，从沥青稠度、高温抗车辙性能、低温抗裂性能等方面，来探讨Leadcap温拌剂对SBS改性沥青性能的影响。

1 原材料的准备及相关性能试验

1.1 SBS改性沥青

本试验基础沥青采用某厂家生产的SBS改性沥青，按照交通运输部JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》[2]检测沥青技术指标，试验结果见表1。由表1可知，该沥青指标均满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》[3]中规定的SBS改性沥青(I-D)技术指标要求。

表1 SBS改性沥青常规指标检测结果

1.2 温拌剂

本试验选用的温拌剂为Leadcap，是一种白色粉末状的结晶体，它是由韩国生产的一种温拌剂，其原理与Sasobit温拌剂相同，但是它是对Sasobit温拌剂的化学分子进行了改造，能够较低沥青胶结料的黏度。Leadcap添加剂加入沥青后，容易与沥青裹覆结团，因此要注意搅拌均匀[4]。

1.3 试验方法

本试验采用外掺法研究Leadcap温拌剂对SBS改性沥青性能的影响，掺加比例分别为1%、1.5%和3%。

1)将原样SBS改性沥青在烘箱内加热到充分流动状态，然后置于加热套中，将搅拌机搅拌叶放置在沥青中，边搅拌边加热，到沥青温度稳定在170℃；

2)然后加入掺量为1%、1.5%和3%的Leadcap温拌剂；

3)搅拌过程中温度控制在170℃±5℃，在1000r/min搅拌速率下搅拌0.5h，然后按照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》检测各项技术指标。

2 Leadcap温拌剂对沥青性能的影响

2.1 沥青针入度指标结果及分析

沥青的针入度试验是国际上普遍采用的测定沥青稠度的一种方法，也是划分沥青标号采用的一项性能指标。沥青的针入度反应了沥青的稠度，针入度越大，沥青越软(稠度越小)[4]。本试验主要测试沥青的25℃针入度，试验结果见图1。

图1 不同掺量的Leadcap对沥青针入度的影响

图1为Leadcap温拌剂掺量与沥青针入度的关系曲线图。可知，对于SBS改性沥青，Leadcap温拌剂掺量越大，其针入度越大，说明Leadcap温拌剂能够有效的降低沥青的稠度。

2.2 沥青软化点指标结果及分析

图2 不同惨量的Leadcap对沥青软化点的影响

软化点是沥青最常用的三大指标之一，也是沥青最基本的性能指标。它是用来评价沥青胶结料高温性能的一项指标[4]。采用标准方法进行软化点试验，试验结果见图2。

图2为Leadcap温拌剂掺量与沥青软化点的关系曲线图。可知，Leadcap掺量增加，沥青胶结料的软化点增加，说明Leadcap温拌剂能够增加沥青胶结料的高温性能。

2.3 沥青延度指标结果及分析

沥青的延度是表征沥青胶结料低温性能的指标，沥青的延度越大，其塑性变形越大，沥青胶结料的低温变形能力越好。对于SBS改性沥青，其试验温度采用5℃，拉伸速率为5cm/min。所得的试验结果如图3所示。

图3 不同惨量的Leadcap对沥青延度的影响

图3为Leadcap温拌剂掺量与沥青延度指标的关系曲线图。可知，Leadcap温拌剂掺量增大，沥青的延度指标增大，当Leadcap的掺量为1.5%时，沥青胶结料延度的增大量最大，但是当Leadcap的掺量高于1.5%时，沥青胶结料的延度增长较为平缓，说明Leadcap温拌剂能够改善沥青的低温性能，但并不是简单的掺量越大，低温性能越好，而是存在最佳掺量，在该掺量下沥青的低温性能最好。

2.4 沥青布氏黏度指标结果及分析

沥青的布氏黏度是用来评价沥青胶结料高温性能的另一个指标，布氏黏度计主要是测量道路石油沥青在45℃以上表观粘度。本试验采用的转子为27#，转速为20r/min，主要研究了在135℃、155℃和175℃下掺加不同含量的Leadcap温拌剂对沥青胶结料黏度的影响。试验结果如图4所示。

图4 不同惨量的Leadcap对沥青布氏黏度的影响

图4为Leadcap温拌剂掺量与沥青布氏黏度指标的关系曲线图。从图中可以看出，随着温度的逐渐升高，沥青胶结料的布氏黏度就会逐渐降低。与原样SBS改性沥青相比，在同一温度下随着Leadcap 掺量的增加，沥青胶结料的布氏黏度随之降低。说明Leadcap温拌剂在高寒地区施工时能够起到温拌作用，增加沥青混凝土施工拌和时的和易性，达到节能环保的效果。

2.5 沥青流变性能指标结果及分析

DSR试验采用TA公司的AR-2000ex型动态剪切流变试验仪，对掺加不同含量的Leadcap温拌剂进行动态剪切流变试验，采用温度扫描的模式。试验采用直径为25mm的平板，平板之间的间距为1mm，剪切频率为10rad/s，温度扫描范围为25～75℃，降温速度为2℃/min。

在温度比较低的情况下，沥青胶结料的流变性质可以用复数剪切模量G*和相位角δ来表征。复数剪切模量G*表征的是沥青胶结料的流动变形的能力，复数剪切模量G*越大，沥青胶结料的流动性能就越好。而相位角δ代表的是沥青胶结料的黏性成分和弹性成分的组成结构比例[5]。

图5 不同惨量的Leadcap对相位角的影响

图6 不同惨量的Leadcap对复数模量的影响

从图5、6可以看出，沥青胶结料的相位角(δ)随着温度的升高而增大，而复数模量则随着温度的升高而降低。在同一温度下沥青胶结料的相位角随着温拌剂含量的增加而降低，复数模量随着温拌剂含量的增加而降低，说明沥青的弹性成分在增加，黏性成分减少，沥青会变硬变脆。

在SHRP的沥青PG分级中将粘弹性特征参数G*/sinδ作为评价沥青高温特性的技术指标，沥青在高温状态下耗能越少，流动变形就越小，抗车辙能力也就越强，所以采用G*/sinδ作为反映沥青材料的永久变形性能的指标[6]。在不同温度下的车辙因子G*/sinδ如图7所示。

图7 不同掺量的Leadcap对沥青车辙因子的影响

图7为Leadcap温拌剂掺量与沥青车辙因子的关系曲线图。由图可知，Leadcap掺量增大，SBS改性沥青胶结料的车辙因子G*/sinδ就会随之增大，说明沥青胶结料在高温状态下耗能较少，流动变形小，抵抗车辙变形的能力强。

3 结论

(1)Leadcap温拌剂增大了SBS改性沥青的针入度，降低了其稠度。

(2)Leadcap温拌剂增大了SBS改性沥青的软化点，改善了其高温性能。

(3)Leadcap 温拌剂增大了SBS改性沥青的延度，改善了其低温抗裂性能。

(4)Leadcap 温拌剂的加入，降低了沥青的软化点和135℃运动粘度，起到了温拌效果，增加沥青混凝土施工拌和时的和易性，达到节能环保的效果。

(5)在同一温度下沥青胶结料的相位角随着温拌剂含量的增加而降低，而复数模量随着温度的升高而升高，说明沥青的弹性成分增加，增加了路面的高温抗车辙性能。

[1] 熊 刚,徐 霈,张云龙. Sasobit温拌改性沥青胶结料性能试验研究[J].公路交通技术,2013,10(5):34-38.

[2] 交通运输部.JTG E20-2011 公路工程沥青及沥青混合试验规程[S].北京:人民交通出版社,2011.

[3] 交通运输部.JTG F40-2004 公路沥青路面施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2004.

[4] 李立寒.道路工程材料[M].北京:人民交通出版社,2009.

[5] 王子立.抗紫外线温拌沥青的研制[D].济南:山东建筑大学,2016.

[6] 张肖宁.沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用[M].北京:人民交通出版社,2010.

(本文文献格式：王 鸽，李永振，樊 亮.Leadcap温拌剂对SBS改性沥青性能影响的研究[J].山东化工,2017,46(13):21-23.)

Effect of Leadcap on properties of SBS Modified Asphalt

WangGe1,2，LiYongzhen2,FanLiang2

(1. School of Transportation Engineering,Shandong Jianzhu University,Jinan 250101,China；2.Road Engineering Workshop,Transportation Institute,Jinan 250102,China)

Leadcap warm mix agent of different dosage according to certain test methods with adding SBS modified asphalt,asphalt penetration,detection of softening point,ductility and viscosity and rheological performance,discuss the influence of Leadcap warm mix agent on property of SBS modified asphalt. Research shows that the Leadcap warm mix agent to reduce SBS modified asphalt consistency;low temperature ductility increase,improve crack resistance at low temperature; softening point and rutting factor increases,the phase angle decreased,improve the anti rutting performance of asphalt high temperature; viscosity decreases,the temperature of asphalt mix,to achieve the environmental protection the effect of energy saving.

Leadcap additive;asphalt binder;performance;influence

2017-04-25

王 鸽(1991—)，女，山东济宁人，硕士研究生在读，从事沥青与沥青混合料方向研究。

TQ334.3;TU535

A

1008-021X(2017)13-0021-03