SBS改性沥青温拌再生初步试验研究

努尔麦麦提·阿卜力米提，胡立琴，刘 宏

(1. 成都理工大学，成都 610059； 2. 成都东软学院，成都 611844)

当前国内对温拌基质沥青再生技术的研究日益成熟，同时，目前国内公路建设多采用SBS改性沥青，因此，为提升SBS改性沥青路用性能、延长公路使用寿命，亟需对温拌再生改性沥青再生技术进行研究[1]。国内外的研究主要集中在有机物、化学试剂以及泡沫沥青等的温拌方法以及再生混合料方面，并且已取得了不少学术成就[2-4]。有学者研究了温拌改性沥青结合料的疲劳特性，并与混合料的疲劳特性进行对比，发现温拌改性沥青结合料的疲劳特性与热拌混合料相比具有一定的优势，但优势并不显著[5-6]。再生混合料中再生沥青的性能极大程度上决定了混合料的耐久性[1]，而目前针对温拌再生改性沥青基本特性的研究较少，基于此，本文对温拌再生改性沥青的部分技术性能展开研究，研究成果可应用于道路建设工程中，为道路节能环保、降低工程造价、提升道路性能提供参考。

1 再生剂与温拌剂制备

1.1 再生剂制备

鉴于环氧化合物中的官能团可与二嵌段(SB)的端羟基和端羧基发生反应，使得二嵌段恢复为三嵌段(SBS)，从而使老化的SBS改性剂性能得以恢复，且催化渗透剂可以加速这种反应的发生，因此，向普通再生沥青中添加2%～10%(步长为2%)的环氧官能团化合物、5%的催化渗透剂，在130 ℃～150 ℃温度下，经过速度为300 rpm、时间为10 min的搅拌，得到新的再生剂A。将含有不同比例环氧官能团的再生剂在165 ℃的条件下通过高速剪切机加入经过压力老化试验(PAV)的SBS改性沥青中，制得5种再生SBS改性沥青。对5种再生SBS改性沥青的针入度、软化点、延度三大指标和弹性恢复率进行检测，再生SBS改性沥青技术指标检测结果如表1所示。其中，原样SBS改性沥青是指未经老化的SBS改性沥青，其他再生沥青是指经过老化后添加不同掺量再生剂的SBS改性沥青，下同。

表1 再生SBS改性沥青技术指标检测结果

由表1可知：

(1) 随着环氧官能团掺量的增加，针入度呈现降低的变化规律，软化点、延度和弹性恢复呈现增加的变化规律，但以上指标均在10%掺量时出现降低波动。试验结果表明：环氧官能团的加入能够有效改善老化的SBS改性剂的相关性能，使老化的SBS改性剂得以再生，这主要是由于环氧官能团与SBS改性剂中的断链发生了反应[7]。

(2) 当环氧官能团掺量为8%时，再生SBS改性沥青各项技术指标均满足技术要求，且和原样SBS技术指标接近；当环氧官能团掺量超过8%时，相关性能出现了降低波动。试验结果表明：8%的环氧官能团掺量可以有效改善SBS改性剂性能，可以使已经发生性能降解的改性剂性能得以恢复。

(3) 选定环氧官能团掺量为8%的再生剂制得的沥青作为最佳再生SBS改性沥青。

1.2 温拌剂制备

根据已有研究[2]，温拌剂原材料采用35%阳离子表面活性剂、5%醇类化合物及60%去离子水。温拌剂制备步骤如下：

① 将35%阳离子表面活性剂加入60%去离子水中，在35 ℃温度下搅拌2 h；② 加入5%醇类化合物，在35 ℃温度下搅拌1.5 h；③ 于室温下静置4 h。

通过以上步骤，制得温拌剂B。

2 温拌再生SBS改性沥青性能试验

2.1 技术指标性能分析

向含8%再生剂A的再生SBS改性沥青中加入温拌剂B，剂量为4%～10%(步长为2%)，得到温拌再生SBS改性沥青C产品。对C产品的针入度、软化点、延度三大指标进行检测，温拌再生SBS改性沥青三大指标检测结果如表2所示。

表2 温拌再生SBS改性沥青三大指标检测结果

由表2可知：

(1) 温拌剂B的加入对温拌再生SBS改性沥青的技术性能有影响，但对于针入度和延度的改变幅度不大。

(2) 温拌剂B的加入使得温拌再生SBS改性沥青针入度逐步提升，有效改善了其低温性能。

(3) 温拌剂B的加入使得温拌再生SBS改性沥青软化点呈现逐步降低的规律，表明温拌剂B对材料的高温性能有不利影响。

(4) 温拌剂B的加入使得温拌再生SBS改性沥青延度出现了较为明显的增加，表明温拌剂B对提升材料塑性具有显著效果。

2.2 旋转黏度试验分析

旋转黏度是施工控制的重要指标，主要表征结合材料的流动性能和对集料的整体裹覆性，是施工和易性的重要体现。现对不同再生剂和温拌剂掺量下的温拌再生SBS改性沥青材料展开旋转黏度试验分析，温拌再生SBS改性沥青旋转黏度检测结果如表3所示。

表3 温拌再生SBS改性沥青旋转黏度检测结果

由表3可知：

(1) 在掺加再生剂A时，随着环氧官能团掺量的增加，再生SBS改性沥青在135 ℃和175 ℃条件下的旋转黏度均逐步提升，表明环氧官能团的加入使老化的SBS改性剂性能得到有效改善，使已经老化的SBS改性沥青再生，黏度逐步恢复、延性提升。同时可以看出，再生剂A掺量为8%时，老化的沥青基本恢复初始性能，再次表明8%为再生剂A的最佳掺量[8]。

(2) 在掺加温拌剂B时，随着温拌剂掺量的增加，温拌再生SBS改性沥青在135 ℃和175 ℃条件下的旋转黏度均出现了下降的情况，表明温拌剂B可以降低结合料的黏度，这就使得在拌和过程中不需要达到过高温度，也能达到预期的温拌效果。

2.3 高温性能分析

相关研究及上述研究成果表明[9]，温拌剂的加入能够使SBS改性沥青结合料的低温性能提升、高温性能降低，为更好地评价温拌再生SBS改性沥青的高温抗变形能力，现在最佳再生剂A掺量(8%)条件下，对不同掺量温拌剂B的临界温度进行研究分析，温拌再生SBS改性沥青旋转黏度检测结果如表4所示。

表4 温拌再生SBS改性沥青旋转黏度检测结果

由表4可知：

(1) 温拌剂B掺量的增加使得温拌再生SBS改性沥青的临界温度降低，温拌剂B掺量由0增至10%后，临界温度降低率达到了7.6%，整体降幅较小。

(2) 临界温度降低主要是由于在水和热沥青的环境下，35%阳离子表面活性剂可以在沥青结合料内部形成自由面，使沥青内部的相对移动更顺畅，这也是造成温拌再生SBS改性沥青高温抗变形能力降低的原因之一。

由前述结论和相关研究可知[2]，温拌剂的加入对低温性能有提升作用，因此本文不再对低温性能做进一步研究分析。

3 结论

(1) 环氧官能团的加入能够有效改善老化的SBS改性剂的相关性能，这是由于环氧官能团与SBS改性剂中的断链发生反应，使老化的SBS改性剂得以再生。环氧官能团掺量为8%时制得的再生SBS改性沥青性能最佳。

(2) 温拌剂B的加入对温拌再生SBS改性沥青的技术性能有影响，但对针入度和延度的改变幅度不大。温拌剂B的加入对高温性能不利，但整体影响不大，因此具体掺配比例应根据施工需求现场确定。

(3) 对于再生剂A来说，随着环氧官能团含量的提升，再生SBS改性沥青在135 ℃和175 ℃条件下的旋转黏度均逐步提升，逐步恢复了老化的SBS改性剂的黏性，并使其流动性能提升；随着温拌剂B掺量的增加，温拌再生SBS改性沥青温拌效果明显。

(4) 温拌剂B掺量由0增至10%后，温拌再生SBS改性沥青的临界温度降低率达到了7.6%，整体降低幅度较小。35%阳离子表面活性剂可以在沥青结合料内部形成自由面，使得沥青内部的相对移动更顺畅，这也是造成温拌再生SBS改性沥青高温抗变形能力降低的原因之一。