抗剥落剂对沥青流变性能的影响研究

石希信，邵鹏坤，黄祖浩

(1.广西道路结构与材料重点实验室，广西 南宁 530007；2.广西交科集团有限公司，广西 南宁 530007；3.广西锦绣前程人力资源股份有限公司，广西 南宁 530012)

0 引言

水损害是沥青路面早期病害之一，降低沥青路面水损害的措施包括采用碱性石料、选用与集料粘附性好的沥青、添加抗剥落剂等[1]。其中，在沥青中添加抗剥落剂能够显著提高沥青-集料的粘附等级，从而提升沥青混合料抗水损害性能。但在沥青中添加抗剥落剂，沥青性质尤其是流变性质会不可避免地发生改变。因此，分析抗剥落剂对沥青流变性能的影响具有一定研究意义。目前，国内已有文献研究抗剥落剂对沥青性能影响。张恒龙等[2]研究不同抗剥落剂对沥青的物理、流变、老化性能影响，得出抗剥落剂对沥青高温性能有降低作用，但可提升沥青抗老化性能的结论。于浩伟等[3]研究抗剥落剂掺量对沥青性能影响，得出抗剥落剂的最优掺量为3‰～4‰的结论。申爱琴等[4]通过常规试验及红外光谱分析，发现抗剥落剂会损害沥青的抗老化性能。上述研究对分析掺抗剥落剂沥青性能提供较好的视角，但关于抗剥落剂对沥青的布氏黏度(与施工性能相关)影响的研究较少，且现有文献对添加抗剥落剂沥青流变性能研究多聚焦于PG分级。本文在前人基础上，分析非胺类抗剥落剂对沥青的布氏黏度、高中低温流变性能影响。研究的开展有利于在工程实践中比选合适的抗剥落剂。

1 原材料

基质沥青采用70#A级沥青，相关技术指标如表1所示。市面上常见抗剥落剂类型主要有无机类、金属皂化物、表面活性剂类、高分子类等。其中，无机类在沥青混合料中不易分散，金属皂化物易离析，表面活性剂类高温下易失效，这三类抗剥落剂在实际工程中限制较多[1]。因此，本文选用的抗剥落剂为：江苏某公司生产的抗剥落剂(简称A类抗剥落剂)、河南某厂家生产的XT-1型抗剥落剂(简称B类抗剥落剂)、重庆某厂家生产的AMR(Ⅱ型)抗剥落剂(简称C类抗剥落剂)。这三种均为非胺类抗剥落剂，掺量均为沥青质量的3‰。

表1 70#A级沥青技术性能试验结果表

2 试验结果及分析

2.1 布氏黏度试验结果分析

试验结果如表2和下页图1所示。根据我国《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)[5]，在半对数坐标上绘制黏温曲线，以135 ℃、175 ℃布氏旋转黏度绘制一条直线，基质沥青的拌和温度在沥青布氏旋转黏度0.17±0.02 Pa·s范围内，对应的试验温度、压实温度在0.28±0.03 Pa·s范围内，对应的试验温度、拌和温度、压实温度具体如下页表3所示。

表2 布氏旋转黏度试验结果表(Pa·s)

由图1和表3可知：随着温度升高，添加不同抗剥落剂沥青布氏旋转黏度快速下降，且不同抗剥落剂沥青的变化规律相似，表明抗剥落剂对沥青的施工性能影响较小。三类抗剥落剂中，A抗剥落剂对沥青的布氏旋转黏度有一定的提升作用，能提高沥青混合料的拌和、压实温度，而B、C两类抗剥落剂略微降低了沥青混合料的拌和、压实温度。由此，在考虑施工性能时应当注意抗剥落剂对沥青混合料拌和温度和压实温度的影响。

图1 沥青黏温曲线图

表3 沥青混合料拌和温度、压实温度试验结果表

2.2 流变试验结果及分析

2.2.1 高温流变

对70#沥青及添加不同抗剥落剂沥青的原样状态、短期老化状态(RTFOT)开展温度扫描试验，温度扫描区间为52 ℃～82 ℃，试验结果如图2～5所示。从图2～5可知：抗剥落剂对沥青的车辙因子影响较小，在图中几乎看不出有实质性差别，仅有细微差距。但不管是原样状态沥青还是短期老化状态沥青，70#沥青与添加了三种抗剥落剂沥青的相位角在图中均能有所区分。因此，可认为三类抗剥落剂对70#沥青的粘弹性都产生了微小的改变，但这种区别并不影响70#沥青高温性能。

图2 原样状态沥青车辙因子曲线图

图3 原样状态沥青相位角变化曲线图

图4 短期老化状态沥青车辙因子曲线图

图5 短期老化状态沥青相位角变化曲线图

2.2.2 中温流变

开展70#沥青及添加不同抗剥落剂沥青长期压力老化(PAV)试验，并对其残留物进行中温温度扫描，温度区间为19 ℃～34 ℃，试验结果如图6所示。从图6可知，添加抗剥落剂后沥青普遍相较70#基质沥青的疲劳因子小，表明抗剥落剂的添加改善了70#基质沥青的疲劳性能。与此同时，抗剥落剂对70#沥青疲劳性能提升主要在19 ℃～28 ℃区域，随着温度升高，疲劳性能提升不明显。

图6 长期老化状态沥青疲劳因子曲线图

2.2.3 低温流变

开展沥青低温弯曲梁流变试验(BBR)，试验温度分别为-12 ℃和～18 ℃，并采用低温连续PG分级温度评价沥青的低温性能。低温连续PG分级温度计算公式参考ASTM规范[6]。试验结果如表4所示。从表4可得出结论：添加抗剥落剂后，沥青的低温连续分级温度略微下降，表明抗剥落剂对沥青的低温性能有一定的改善作用。

表4 沥青低温连续PG分级结果表

3 结语

(1)A类抗剥落剂对70#沥青布氏旋转黏度有提升作用，B、C类抗剥落剂降低了沥青的布氏黏度，从而对沥青混合料的拌和、压实温度有提升或降低作用。

(2)三种抗剥落剂对70#沥青高温性能无明显影响，但添加抗剥落剂后的70#沥青的高温粘弹性发生改变。

(3)三种抗剥落剂对70#沥青的疲劳性能和低温性能均有一定的改善作用。