新型溫拌添加劑對瀝青性能影響的研究

材料與武驗- SHANGHAI HIGHWAYS新型溫拌添加劑對瀝青性能影響的研究鄧國民，閆國杰，赫振華，李交， 夏慶宇(上海浦東路橋建設股份有限公司上海 201210)商要: Sasobit溫拌技術(shù)是目前發(fā)展最為成熟、應用最廣的溫拌技術(shù)之一,但該技術(shù)不僅經(jīng)濟成本高,而且一直被國外所壟斷。在國內,溫拌添加劑研究與開(kāi)發(fā)也很多,可是性?xún)r(jià)比普遍偏低,研發(fā)的溫拌添加劑與Sasobit溫拌添加劑對瀝青降黏效果和其它性能影響的比較研究報道更是少之又少。因此,首次比較研究了由有機添加劑OMD、塑料再生蠟ROW和無(wú)機穩定劑ISD三種成分自主合成的一種新型瀝青溫拌添加劑0CAA與Sasobit溫拌劑對基質(zhì)瀝青、成品改性瀝青的黏度效果和常規性能影響情況,發(fā)現該溫拌添加劑對瀝青的降黏效果和常規性能影響不僅與Sasobit溫拌劑相近,部分性能甚至更優(yōu),更具市場(chǎng)競爭力。關(guān)鍵詞:溫拌添加劑;Sasobit;降黏0引言熱拌瀝青混合料,它就是溫拌瀝青混合料[2](Warm自從瀝青應用于道路以來(lái),已經(jīng)發(fā)展成熟的瀝青Mix Asphalt, WMA)?；旌狭现饕獮闊岚铻r青混合料(Hot Mix Asphalt,作為主要溫拌技術(shù)之-的溫拌添加劑技術(shù)因其制HMA)。HMA以其拌和、鋪裝操作簡(jiǎn)單易行等特點(diǎn)備工藝,簡(jiǎn)單、不需特殊設備等優(yōu)點(diǎn)而備受人們的關(guān)成為目前應用最為廣泛的混合料技術(shù)形式。然而在熱注。目前主要的添加劑溫拌技術(shù)或相關(guān)的產(chǎn)品有Sa-拌瀝青混合料的拌和與鋪裝過(guò)程中出現能源、安全、環(huán)sobit FT[8] 硬蠟、Asphaltan - B、 Licomont BS100 或境、品質(zhì)等諸多問(wèn)題。Subit、UBM等。這些添加劑降黏效果明顯,但價(jià)格(1)高能耗。熱拌瀝青混合料的拌和與鋪裝溫度高、設備繁瑣,且相關(guān)技術(shù)-直為國外所壟斷。國內溫高。拌和溫度一般在15 C以上(改性瀝青17 C以拌劑研究與開(kāi)發(fā)也很多,但性?xún)r(jià)比低,從經(jīng)濟和技術(shù)上上),碾壓溫度在14 C以上(改性瀝青15 C以上),因很大程度的制約了國內瀝青溫拌技術(shù)課題的研究與項而需要消耗大量的能源原料。德國研究數據表明,每目開(kāi)發(fā)、推廣和應用,因而高性?xún)r(jià)比溫拌瀝青添加劑的生產(chǎn)1 ton熱拌瀝青混合料需消耗8 L燃料油。研究和開(kāi)發(fā)勢在必行;再者自主研發(fā)的溫拌添加劑與(2)高排放。生產(chǎn)和使用瀝青混合料的過(guò)程中排Sasobit溫拌添加劑對瀝青性能影響的比較研究報道放出大量CO2.CO、NO等主要溫室氣體或有害氣體。更是少之又少。不僅污染環(huán)境,還危害人類(lèi)健康。我國的測試數據表我們用有機添加劑OMD、塑料再生蠟ROW和無(wú)明,在生產(chǎn)和鋪裝過(guò)程中熱拌瀝青混合料排放出機穩定劑(ISD)三種成分合成了新型瀝青溫拌劑2.6 mg/m2的二氧化碳(CO2),104 mg/m2的一氧化OCAA.本論文首次比較研究了OCAA與現有的成碳(CO),151mg/m'的氮氧化物(NOx),以及熟的Sasobit溫拌技術(shù)對基質(zhì)和改性瀝青的降黏效果5.6 mg/m'的煙塵等廢氣體[1]。以及常規性能(軟化點(diǎn)、針入度、延度)等性能的影響，(3)易老化。由于拌和與鋪裝操作溫度過(guò)高,且從來(lái)驗證OCAA性?xún)r(jià)比高的特點(diǎn),期望打破國外溫拌技拌和到鋪裝過(guò)程時(shí)間跨度大,因而長(cháng)時(shí)間高溫曝露在:術(shù)的壟斷?？諝庵械臑r青容易老化，進(jìn)而影響混合料的性能與品質(zhì)。1材料特征可以說(shuō),使用熱拌瀝青混合料產(chǎn)生了環(huán)境破壞、能本文選用的70號基質(zhì)瀝青由殼牌中國有限公司源浪費和人的生存圈縮小等諸多負面影響，與我國發(fā)提供,成品SBS改性瀝青由中國海洋石油總公司提展綠色可持續道路是背道而馳的。因此,十分有必要開(kāi)發(fā)一種“綠色環(huán)保經(jīng)濟型”的新型瀝青混合料來(lái)取代供,兩者的性能中國煤化工塑料制備的有機蠟(ROW)、MHCNMHG穩定劑(ISD)收稿日期:2011-08-19三種組分合成的新型溫拌劑(OCAA)通過(guò)雙螺桿擠出No42011上渴么跪51.SHANGHAI HIGHWAYS機擠出.造粒,OCAA相關(guān)性能指標和外觀(guān)分別見(jiàn)表然而OCAA溫拌劑降黏能力幾乎可以與Sasobit相媲2、圖1。Sasobit溫拌添加劑為乳白色顆粒,由重慶中美。圖2是經(jīng)這兩種溫拌劑改性后的基質(zhì)瀝青在交科技股份有限公司提供。10~15 C之間的黏度曲線(xiàn)圖。從圖可見(jiàn),OCAA與Sasobit對基質(zhì)瀝青的降黏能力基本接近，而在表1殼牌70號瀝青與成品SBS改性瀝青的技術(shù)參數10~11 C之間,OCAA的降黏效果甚至更好。項目.殼牌70號基質(zhì)瀝青成品SBS改性瀝青300軟化點(diǎn)/C49.177.525 C針入度/0. 1 mm63. 153.62500- OCAASsobit 」延度/cm30. 127.3.200135 C布魯克菲爾493. 52 030德運動(dòng)粘度/MPa.s1000表2OCAA性能指標性能指標熔點(diǎn)/C平均分子量溫拌劑981061 100130溫度/C圈2 OCAA 與Sasobit溫拌基質(zhì)瀝青黏溫曲線(xiàn)3.1.2常規性 能OCAA改性基質(zhì)瀝青后,瀝青的高低溫性能均得到有效改善,尤其是低溫性能顯著(zhù)提高。而Sasobit僅僅改善瀝青的熱穩定性,但是卻一-定程度降低了基質(zhì)瀝青得低溫穩定性。據表4可知,一方面,基質(zhì)瀝青經(jīng)Sasobit溫拌劑改性后,軟化點(diǎn)大幅度提高,而針人度和延度降低,低溫性能衰減。這種現象出現的原因是由于Sasobit結晶度高,在較高溫度晶體結構穩定,而團1有機復合溫拌劑在低溫時(shí)遭到破壞或成為應力集中點(diǎn),從而導致軟化2溫拌工藝點(diǎn)高,延度小,低溫性能衰減。另-方面,經(jīng)OCAA溫將70號基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青分別加熱到拌劑改性的基質(zhì)瀝青不僅軟化點(diǎn)變大,高溫穩定性提14 C和16 C,然后向兩者中分別加入摻量為3%的高,而且其延度不僅沒(méi)有衰減,反而顯著(zhù)增大。Sasobit和4%的OCAA。在溫度不變的條件下，以表4基質(zhì)瀝青三大指標200r/min的轉速機械攪拌25min,制備得到溫拌瀝青結合料。溫拌工藝具體參數見(jiàn)表3。順目軟化點(diǎn)針人度延度. /1c| /25 C,0.1 mm/1 C,0.1 cm表3溫拌工藝參數殼牌70號基質(zhì)瀝青49. 0563. 1030.63摻人瀝青溫度/CSasobit 改收性基質(zhì)瀝青 69.7547.3027.15摻量攪拌速度時(shí)間項目殼牌70號成品改0CAA改性基質(zhì)瀝青51. 8069. 7743. 61/%| /r. min-/ min瀝青性瀝青Sasobit1603.2溫拌SBS改性瀝青性能對比2002:3.2.1黏溫 性能OCAA在研究了OCAA和Sasobit溫拌劑對基質(zhì)瀝青降3瀝青性能 影響對比分析黏效果后,我們進(jìn)一步研究它們對SBS改性瀝青的降3.1溫拌基 質(zhì)瀝青性能對比黏效果中國煤化工3.上可以發(fā)現溫度大3.1.1黏溫性能于115MYHCNMHGtSBS改性瀝青降黏Sasobit是一種溫拌降黏效果十分顯著(zhù)的溫拌劑，的能力基本相當。Sasobit降黏能力略強,但在應用過(guò)52上渴么路No.4 2011材料與試驗- SHANGHAI HIGHWAYS程中不影響對這兩種溫拌劑的選擇。Sasobit對SBS改性瀝青性能的影響結果是一致，即瀝8500青高低溫性能均得到改善,影響幅度相近。8000 E7000上6 500[4結語(yǔ)6000。5500E通過(guò)比較研究OCAA和Sasobit這兩種溫拌劑對殼牌70號基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青的常規性能以及器4000"黏溫性能的影響情況,得出以下結論:300(1)無(wú)論對于基質(zhì)瀝青還是SBS改性瀝青，2500E1S00 EOCAA與Sasobit能在同一溫度下達到基本相同的降o市120125130135黏效果。溫度/C(2)OCAA與Sasobit對瀝青常規性能的影響程圖30CAA 與Sasobit溫拌SBS改性瀝青黏溫曲線(xiàn)度和方向基本- -致,0CAA不僅能夠顯著(zhù)提高SBS3.2.2常規性能改性瀝青高溫穩定性,更能大幅度改善其低溫穩表5是OCAA溫拌劑與Sasobit溫拌SBS改性瀝定性。青后的瀝青三大常規性能指標。從表5可知, Sasobit盡管OCAA溫拌改性瀝青的摻量大于Sasobit,溫拌劑不僅大幅度提高了SBS改性瀝青的高溫穩定但較Sasobit,OCAA成本降低5 000 - 3000 RMB/t.性能,還一定程度改善了其低溫性能。這是因為經(jīng)因此,可見(jiàn),OCAA溫拌劑不僅從技術(shù)上打破國外的Sasobit改性的SBS改性瀝青軟化點(diǎn)明顯提高,且延度壟斷,并且經(jīng)濟成本更具競爭性。也小幅度變大。參考文獻:表5 SBS 改性瀝青三大指標[1] Brian D Prowell, The International Technology Scanning軟化點(diǎn)針入度延度Program Warm Mix Asphalt Scan Summary Report[R].項目/5 C/25 C,0.1 mm| /5 C,0.1 cm .Washington DC: Federal Highway Administration, US De-SBS改性瀝青77. 4553. 6027. 28partment of Transportation, 2007.Sasob溫拌瀝青90. 4045. 2029. 55[2] Advisory Note 17, Australian Asphalt Pavement Associa-OCA溫拌瀝青81. 3560. 2738.73tion (AAPA). Warm mix asphalt-a state of the art re-SBS改性瀝青經(jīng)OCAA溫拌后,軟化點(diǎn)也變大，[3] Sasol Wax Americas Ine. Sasobit in Warm Mix Asphalt針人度和延度顯著(zhù)增大,這說(shuō)明OCAA對改性瀝青的Application 9 Years of Global Successes. World of Asphalt低溫性能影響更為顯著(zhù)。不過(guò)從整體上看,OCAA與Conference March 14, 2006:8-16.中國煤化工MHCNMHGNo42011上海公跪53.