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早在19世紀(jì)，以美國(guó)和歐洲為主的發(fā)達(dá)國(guó)家就已經(jīng)開(kāi)始使用改性瀝青來(lái)提高瀝青混合料的高低溫性能。在20世紀(jì)30年代，英國(guó)開(kāi)始大量使用橡膠改性瀝青，此外，聚合物改性瀝青也是一種改善瀝青路面性能的有效方法。聚合物通?？煞譃槿箢?lèi):彈性體、塑性體和反應(yīng)性聚合物，其中苯乙烯－丁二烯－苯乙烯(SBS)是目前使用最廣泛的彈性體，在瀝青路面抵抗車(chē)轍和開(kāi)裂方面有明顯的效果，但是瀝青與骨料之間的剝落問(wèn)題依然存在，瀝青與骨料之間的黏附性不足會(huì)導(dǎo)致路面出現(xiàn)各種病害。為解決這一問(wèn)題，很多學(xué)者通過(guò)在瀝青中添加抗剝落劑的方式來(lái)提高瀝青綜合性能的同時(shí)，并增強(qiáng)瀝青與骨料之間的黏結(jié)作用。張恒龍等分析了3種不同類(lèi)型的抗剝落劑(M1，T9和LOF－6500)及其摻量對(duì)膠粉改性瀝青流變特性的影響，發(fā)現(xiàn)添加抗剝落劑后膠粉改性瀝青的高溫性能等級(jí)并未發(fā)生變化，且抵抗老化的能力有所提升。黃詩(shī)洪使用胺類(lèi)和硅烷類(lèi)兩種抗剝落劑對(duì)橡膠粉改性瀝青進(jìn)行復(fù)合改性，通過(guò)測(cè)試復(fù)合改性瀝青的高低溫流變特性發(fā)現(xiàn)，硅烷類(lèi)抗剝落劑可以提高橡膠粉改性瀝青的高溫性能。王建文等將抗剝落劑摻入瀝青混合料中，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，瀝青混合料的路用性能均有所改善，且抗剝落劑還能提高瀝青混合料的疲勞性能。于浩偉等研究了抗剝落劑摻量對(duì)瀝青性能的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)抗剝落劑摻量為3%~4%時(shí)，瀝青混合料的綜合性能最優(yōu)。申愛(ài)琴等［21］發(fā)現(xiàn)抗剝落劑摻量為0．4%時(shí)，對(duì)低溫性能的改善效果最佳。

以上研究說(shuō)明，抗剝落劑能提高瀝青及其混合料的整體性能。因此，本文擬采用兩種抗剝落劑(BWH551和LY型)對(duì)瀝青路面上面層常用的SBS改性瀝青進(jìn)行復(fù)合改性，并對(duì)復(fù)合改性瀝青的常規(guī)性能和流變性能進(jìn)行對(duì)比分析，為抗剝落劑在工程上的運(yùn)用提供理論依據(jù)。

1材料與試驗(yàn)方法

1．1原材料

1．1．1原樣瀝青

選擇SBS改性瀝青為原樣瀝青，其各項(xiàng)性能指標(biāo)如

表1所示。

表1SBS改性瀝青性能指標(biāo)

1．1．2抗剝落劑

本研究選取的抗剝落劑有兩種:一種是生物重油類(lèi)表面活性劑型抗剝落劑，簡(jiǎn)稱(chēng)BWH551型抗剝落劑;另一種是環(huán)保型非胺類(lèi)瀝青抗剝落劑，簡(jiǎn)稱(chēng)LY型抗剝落劑，兩種抗剝落劑的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)如表2所示。

表2抗剝落劑技術(shù)參數(shù)指標(biāo)

1．2復(fù)合改性瀝青制備方法

將SBS改性瀝青加熱至170℃左右，隨后加入一定摻量的抗剝落劑，用高速剪切機(jī)在剪切速率4000r/min、溫度170℃條件下剪切30min，以促進(jìn)抗剝落劑與瀝青均勻混合。剪切完成后將樣品放到150℃的烘箱內(nèi)保溫90min，待發(fā)育完畢后取出?？箘兟鋭┑膿搅繛?．2%，0．4%和0．6%。

1．3試驗(yàn)方法

本文采取的試驗(yàn)方法均根據(jù)JTGE20—2011公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行，其中根據(jù)T0604—2011，T0606—2011和T0606—2011分別進(jìn)行針入度、軟化點(diǎn)和延度試驗(yàn)，測(cè)試復(fù)合改性瀝青的三大指標(biāo);為評(píng)價(jià)復(fù)合改性瀝青的高溫流變特性，通過(guò)T0628—2011進(jìn)行溫度掃描試驗(yàn)，測(cè)定復(fù)合改性瀝青的復(fù)數(shù)剪切模量、相位角和車(chē)轍因子，試驗(yàn)溫度為52℃~82℃;根據(jù)T0627—2011規(guī)定，開(kāi)展瀝青彎曲蠕變勁度試驗(yàn)測(cè)得復(fù)合改性瀝青的勁度模量和蠕變速率以評(píng)價(jià)復(fù)合改性瀝青的低溫流變特性，試驗(yàn)溫度為－12℃,-18℃和－24℃;最后根據(jù)接觸角試驗(yàn)評(píng)價(jià)復(fù)合改性瀝青的黏附性能。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2．1常規(guī)物理性能

各復(fù)合改性瀝青針入度、延度和軟化點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，隨著抗剝落劑摻量的增加，復(fù)合改性瀝青的針入度逐漸增加，且LY型抗剝落劑對(duì)SBS改性瀝青針入度影響更大，在相同抗剝落劑摻量下，LY/SBS復(fù)合改性瀝青的針入度大于BWH551/SBS復(fù)合改性瀝青針入度。BWH551/SBS復(fù)合改性瀝青的延度隨抗剝落劑摻量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，在抗剝落劑摻量為0．4%時(shí)延度達(dá)到最大值，而LY/SBS復(fù)合改性瀝青的延度隨抗剝落劑的加入逐漸增大。與針入度規(guī)律類(lèi)似，在相同抗剝落劑摻量下，LY/SBS復(fù)合改性瀝青的延度大于BWH551/SBS復(fù)合改性瀝青延度。BWH551/SBS復(fù)合改性瀝青和LY/SBS復(fù)合改性瀝青的軟化點(diǎn)隨抗剝落劑的增加先升高后降低，針對(duì)BWH551/SBS復(fù)合改性瀝青，BWH551型抗剝落劑摻量為0．2%時(shí)，軟化點(diǎn)最大，而針對(duì)LY/SBS復(fù)合改性瀝青，LY型抗剝落劑摻量為0．4%時(shí)，軟化點(diǎn)最大，說(shuō)明BWH551和LY型抗剝落劑摻量分別為0．2%和

0．4%時(shí)，復(fù)合改性瀝青的高溫性能較好。

2．2高溫流變性能

溫度掃描試驗(yàn)可以測(cè)定瀝青的動(dòng)態(tài)剪切模量G*和相位角δ,其中G*代表瀝青在某一溫度下抵抗剪切變形的能力，反映了瀝青的高溫穩(wěn)定性，G*越大高溫穩(wěn)定性越好。δ在一定程度上反映瀝青的特性，瀝青中的黏性成分隨δ的增大而增多，彈性成分隨δ的增大而減小，反之亦然。

1)復(fù)數(shù)剪切模量?？箘兟鋭?duì)SBS改性瀝青復(fù)數(shù)剪

（a）針入度（b）延度

切模量的影響隨著溫度的不斷升高，復(fù)合改性瀝青的車(chē)轍因子均逐漸降低，這說(shuō)明溫度越高，復(fù)數(shù)剪切模量越小，瀝青在高溫下抵抗變形的能力逐漸減小。此外，在相同溫度條件下，添加0．2%的BWH551型抗剝落劑使得BWH551/SBS復(fù)合改性瀝青復(fù)數(shù)剪切模量最高，對(duì)于LY/SBS復(fù)合改性瀝青，當(dāng)LY型抗剝落劑摻量為0．4%時(shí)，LY/SBS復(fù)合改性瀝青復(fù)數(shù)剪切模量最高。這是因?yàn)長(zhǎng)Y型抗剝落劑中的飽和脂肪酸可以增強(qiáng)瀝青的高溫性能，多乙烯多胺可以增強(qiáng)瀝青的黏附性，當(dāng)LY的含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))在0．4%～0．6%的范圍內(nèi)，瀝青中的飽和脂肪酸過(guò)多，增大了瀝青中飽和分的含量，從而降低了瀝青的稠度。對(duì)比BWH551和LY型抗剝落劑，SBS改性瀝青的復(fù)數(shù)剪切模量對(duì)LY型抗剝落劑摻量變化更為敏感。

2)車(chē)轍因子。車(chē)轍因子是復(fù)數(shù)剪切模量與相位角δ正弦的比值，即G*/sinδ,其反映了瀝青抗永久變形性能，車(chē)轍因子越大高溫性越好。抗剝落劑對(duì)SBS改性瀝青車(chē)轍因子的影響如圖3所示，隨著抗剝落劑摻量的增大，車(chē)轍因子和復(fù)數(shù)剪切模量表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律，即隨著抗剝落劑摻量的增加先增大后減小。針對(duì)BWH551/SBS復(fù)合改性瀝青，當(dāng)BWH551型抗剝落劑摻量為0．2%時(shí)，復(fù)合改性瀝青的車(chē)轍因子最大，較SBS改性瀝青，52℃~82℃試驗(yàn)條件下，車(chē)轍因子分別提升了17．5%，23．6%，15．2%，7．4%，12．5%和3．5%。而針對(duì)LY/SBS復(fù)合改性瀝青，摻加0．4%的LY型抗剝落劑使得復(fù)合改性瀝青的車(chē)轍因子最大，較SBS改性瀝青，52℃~82℃試驗(yàn)條件下，車(chē)轍因子分別提升了58．7%，56．7%，52．1%，51．8%，75%和32．7%。在相同抗剝落劑摻量條件下，LY型抗剝落劑對(duì)提升SBS改性瀝青的高溫性能更有利。這與LY型抗剝落劑中的飽和脂肪酸可以增強(qiáng)瀝青的高溫性能，多乙烯多胺可以增強(qiáng)瀝青的黏附性有關(guān)。

2．3低溫流變性能

通過(guò)瀝青彎曲蠕變勁度試驗(yàn)測(cè)得復(fù)合改性瀝青的勁度模量(S)和蠕變速率(m)以評(píng)價(jià)復(fù)合改性瀝青的低溫抗裂性能。一般來(lái)說(shuō)，具有較低的勁度模量和較高的蠕變速率的瀝青具有較好的低溫性能。

1)勁度模量。如圖4所示是抗剝落劑對(duì)SBS改性瀝青勁度模量的影響，從圖4可以明顯地發(fā)現(xiàn)，S值隨溫度的下降逐漸增大，表明復(fù)合改性SBS瀝青的脆性和硬度增大，隨著抗剝落劑摻量的增加S值逐漸升高，表明在低溫狀態(tài)下讓瀝青發(fā)生蠕變需要更大的力。隨著B(niǎo)WH551型抗剝落劑摻量的增加，BWH551/SBS復(fù)合改性瀝青的勁度模量逐漸增加，而隨著LY型抗剝落劑摻量的增加，LY/SBS復(fù)合改性瀝青的勁度模量逐漸降低，LY型抗剝落劑可以?xún)?yōu)化SBS瀝青的低溫性能。

2．4黏附性分析

1) 抗剝落劑對(duì)接觸角的影響。選取0．2%BWH551/SBS復(fù)合改性瀝青和0．4%LY/SBS復(fù)合改性瀝青作為接觸角試驗(yàn)的研究對(duì)象，其結(jié)果如表3所示，BWH551和LY型抗剝落劑改性后的SBS改性瀝青與試劑的接觸角均有所降低，三種瀝青接觸角大小排序?yàn)?SBS改性瀝青＞LY/SBS復(fù)合改性瀝青＞BWH551/SBS復(fù)合改性瀝青。其原因主要是:BWH551型抗剝落劑為表面活性劑型抗剝落劑，與瀝青充分混合后，一定程度上增大了SBS改性瀝青的親水性。LY型抗剝落劑中含有飽和脂肪酸和多乙烯多胺，多乙烯多胺的主要作用為吸附作用，當(dāng)加入SBS改性瀝青后，在很大程度上會(huì)增大SBS改性瀝青的吸附能力。

表3接觸角測(cè)試結(jié)果

2)抗剝落劑對(duì)表面自由能的影響。根據(jù)接觸角的測(cè)試結(jié)果，求得每種瀝青的色散分量、極性分量和表面自由能，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

表4表面能及分量測(cè)試結(jié)果

ergs/cm2

由表4可知，BWH551和LY型抗剝落劑改性后SBS瀝青的表面自由能明顯增大，是因?yàn)檫@兩種抗剝落劑當(dāng)中均含有一種能夠提高瀝青吸附能力的成分，BWH551中含有一種能夠增大瀝青表面張力的溫拌劑成分，LY型抗剝落劑中含有多乙烯多胺，能夠有效提高瀝青的吸附能力。且通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)抗剝落劑摻加到瀝青中后，瀝青的吸附能力明顯增強(qiáng)，瀝青的表面自由能也明顯增大，BWH551型抗剝落劑對(duì)提升SBS改性瀝青的黏附性更有利。

3經(jīng)濟(jì)性分析

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路上的各種問(wèn)題日漸突出，特別是公路上的超載、超限問(wèn)題日益加劇，同時(shí)瀝青路面不可避免地出現(xiàn)了因材料原因造成的路面早期損害，降低了道路的使用壽命，同時(shí)增加了路面后期養(yǎng)護(hù)和維護(hù)的費(fèi)用，這無(wú)形中加大了工程運(yùn)營(yíng)成本。如何開(kāi)發(fā)能夠同時(shí)兼顧“耐久”“環(huán)?！焙汀敖?jīng)濟(jì)”的道路材料已成為當(dāng)前公路建設(shè)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。

本文使用的各種改性劑價(jià)格及一公里高速公路改性劑使用量及費(fèi)用如表5所示。通過(guò)表5的數(shù)據(jù)可知，一公里六車(chē)道高速公路所需BWH551和LY型抗剝落劑費(fèi)用分別為0．48萬(wàn)元和0．8萬(wàn)元，從經(jīng)濟(jì)的角度首選應(yīng)為BWH551型抗剝落劑。同時(shí)，綜合復(fù)合改性瀝青的高低溫性能和黏附性，BWH551型抗剝落劑是最佳的選擇。

表5改性劑單價(jià)及費(fèi)用

4結(jié)論

本研究制備了BWH551/SBS復(fù)合改性瀝青和LY/SBS復(fù)合改性瀝青，對(duì)復(fù)合改性瀝青的常規(guī)物理性能、高低溫流變特性和黏附性進(jìn)行了分析，主要結(jié)論如下:

1)隨著抗剝落劑含量的增加復(fù)合改性瀝青的針入度逐漸增加，軟化點(diǎn)先增大后減小，BWH551/SBS復(fù)合改性瀝青的延度隨抗剝落劑摻量的增加先增加后降低，而LY/SBS復(fù)合改性瀝青的延度隨抗剝落劑的加入逐漸增大。

2)隨著B(niǎo)WH551型抗剝落劑摻量的增大，BWH551/SBS復(fù)合改性瀝青的高低溫性呈現(xiàn)出先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)，當(dāng)LY型抗剝落劑摻量小于0．4%時(shí)，其對(duì)SBS改性瀝青的高溫性能有積極作用，且隨著LY型抗剝落劑摻量的增大，復(fù)合改性瀝青的低溫性能持續(xù)增強(qiáng)，推薦BWH551和LY型抗剝落劑摻量分別為0．2%和0．4%。

3)BWH551和LY型抗剝落劑摻加到瀝青中后，瀝青的吸附能力及抗水損害能力明顯增強(qiáng)，BWH551型表面活性抗剝落劑對(duì)SBS改性瀝青抗水損害能力的提升幅度明顯高于LY型抗剝落劑。