脱油沥青应用于高弹改性沥青混合料的研究

莫正华 杨 森

(重庆市智翔铺道技术工程有限公司，重庆 401336)

高弹改性沥青混合料SMA具有良好的高低温性能、疲劳抗裂性能及抗滑性能，近年来较多应用于钢桥面铺装中，应用效果良好[1-4]。然而，其结合料高弹改性沥青生产中需要加入大量的改性剂，生产成本较高。脱油沥青(DOA)是渣油溶剂脱沥青过程中的副产品，其软化点高、黏度大，有利于改善沥青的高温性能[5-7]。研究表明，脱油沥青复合改性技术是可行的，一定复配比例的DOA/聚合物材料改性沥青可以达到I-D的技术标准，且具有更好的经济性[8-11]。本文分别采用DOA/高弹复合改性沥青和高弹改性沥青在相同条件下制备混合料SMA-10，对比研究其路用性能，探究脱油沥青应用于钢桥面铺装上面层混合料SMA的可行性，既扩展了脱油沥青的应用范围，也可降低材料成本。

1 实验部分

1.1 试验原材料

高弹改性沥青和DOA/高弹复合改性沥青均为公司自主研发，其技术指标如表1所示。可以看出DOA/高弹复合改性沥青的软化点、旋转黏度和针入度比有所提高，针入度、延度和弹性恢复率略有下降。DOA中的主要成分是胶质和沥青质，软化点高、黏度大，掺入到高弹改性沥青使得体系变硬变稠，进而提高改性沥青的抵抗外界变形能力和高温稳定性，且抗老化性能得到进一步改善，但低温抗变形能力和弹性恢复能力有所下降。

表1 改性沥青技术指标检测结果

1.2 试验方法

SMA-10混合料级配设计结果如表2所示。照此级配拌制改性沥青混合料SMA-10，油石比6.0%，拌和温度180 ℃，聚酯纤维用量为混合料总质量的0.25%。在相同条件下进行混合料的性能试验，对比考察两种混合料SMA-10的路用性能。

表2 SMA-10混合料设计级配

2 试验结果及分析

2.1 稳定度

进行改性沥青混合料SMA-10的马歇尔试验，结果如表3所示。

表3 SMA-10马歇尔试验结果

由表3可知，两种改性沥青混合料SMA-10的稳定度均大于7 kN，满足规范不小于6 kN要求。其中，DOA/高弹复合改性沥青混合料SMA-10的稳定度(7.67 kN)略高于高弹改性沥青混合料SMA-10(7.53 kN)，说明DOA/SBS复合改性沥青混合料SMA-10力学性能良好，且抗塑性变形能力良好。

2.2 高温性能

进行改性沥青混合料SMA-10的车辙试验，结果见表4。

表4 SMA-10车辙试验结果

由表4可知，当温度为60 ℃时，DOA/高弹复合改性沥青混合料SMA-10和高弹改性沥青混合料SMA-10的动稳定度分别为6 923次/mm和6 117次/mm；当温度为70 ℃时，其动稳定度分别为3 500次/mm和3 214次/mm。这表明DOA/高弹复合改性沥青混合料SMA-10具有比高弹改性沥青混合料SMA-10更为优异的高温抗车辙性能，这是由于DOA/高弹复合改性沥青的高温性能优于高弹改性沥青。因此，DOA/高弹复合改性沥青混合料SMA-10可更好地服役于高温重载地区。

2.3 低温性能

进行改性沥青混合料SMA-10的低温小梁弯曲试验，结果如表5所示。

表5 SMA-10低温小梁弯曲试验结果

由表5可知，相比于高弹改性沥青混合料SMA-10，DOA/高弹复合改性沥青混合料SMA-10抗弯拉强度更大，但抗弯拉应变下降，劲度模量增大，低温脆性有所增加，表明DOA对混合料的低温抗裂性有消极影响。DOA/高弹复合改性沥青的低温性能差于高弹改性沥青，因此其混合料低温性能相对较差，但仍然满足相关技术要求(-10 ℃抗弯拉应变不小于2 500)。

2.4 水稳定性能

进行改性沥青混合料SMA-10的冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验，结果如表6所示。

表6 SMA-10冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验结果

由表6可知，DOA/高弹复合改性沥青混合料SMA-10和高弹改性沥青混合料SMA-10的残留稳定度分别为91.2%和93.5%，其冻融劈裂强度比分别为85.3%和87.2%。这表明DOA/高弹复合改性沥青混合料SMA-10的抗水损坏能力差于高弹改性沥青混合料SMA-10，水分对其沥青膜的剥落程度更大。总体来看，DOA对混合料SMA-10的水稳定性能有不利影响，但仍然满足残留稳定度和冻融劈裂强度比不小于85%的技术要求。

2.5 疲劳性能

进行改性沥青混合料SMA-10的四点弯曲疲劳试验，结果如表7所示。

表7 SMA-10四点弯曲疲劳试验结果

由表7可知，同一应变水平下，两种改性沥青混合料SMA-10的疲劳次数均大于100万次，其中，高弹改性沥青混合料SMA-10四点弯曲疲劳次数(206.0万次)大于DOA/高弹复合改性沥青混合料SMA-10(175.2万次)。DOA/高弹复合改性沥青的低温延度及延展性不及高弹改性沥青，在反复弯曲过程中，混合料吸收的弯曲应变能相对较少，因而混合料的疲劳性能有所下降。总体来看，DOA/高弹复合改性沥青混合料SMA-10的疲劳性能完全满足钢桥面铺装的使用要求。

3 结论

本文考察了DOA/高弹复合改性沥青混合料SMA-10的路用性能，并同步对比了SBS复合改性沥青混合料SMA-10，主要结论如下：

1)相比于高弹改性沥青，DOA/高弹复合改性沥青具有优异的高温性能和抗老化性能，而低温延性有所下降。2)相同试验条件下，DOA/高弹复合改性沥青混合料SMA-10 的稳定度和动稳定度高于高弹改性沥青混合料SMA-10，其70 ℃动稳定度高达3 500次/mm，表现出更为优异的高温抗车辙性能，但其低温抗裂性能、水稳定性能及四点弯曲疲劳性能均不及高弹改性沥青混合料SMA-10，但仍然满足相关技术要求。3)DOA/高弹复合改性沥青混合料SMA-10的路用性能满足钢桥面铺装使用要求，且经济性良好，应用前景较为广阔。