◎ 新型温拌添加剂对沥青性能影响的研究 邓国民，闫国杰，赫振华，李 交，夏庆宇 （上海浦东路桥建设股份有限公司 上海 ２０１２１０） 摘要：Ｓａｓｏｂｉｔ温拌技术是目前发展最为成熟、应用最广的温拌技术之一，但该技术不仅经济成本高，而且一直被国外所垄 断。在国内，温拌添加剂研究与开发也很多，可是性价比普遍偏低，研发的温拌添加剂与Ｓａｓｏｂｉｔ温拌添加剂对沥青降黏效果和 其它性能影响的比较研究报道更是少之又少。因此，首次比较研究了由有机添加剂０ＭＤ、塑料再生蜡Ｒ０Ｗ和无机稳定剂ＩＳＤ 三种成分自主合成的一种新型沥青温拌添加剂ＯＣＡＡ与Ｓａｓｏｂｉｔ温拌剂对基质沥青、成品改性沥青的黏度效果和常规性能影响 情况，发现该温拌添加剂对沥青的降黏效果和常规性能影响不仅与Ｓａｓｏｂｉｔ温拌剂相近，部分性能甚至更优，更具市场竞争力。 关键词： 温拌添加剂；Ｓａｓｏｂｉｔ；降黏 ０ 引言 热拌沥青混合料，它就是温拌沥青混合料［２ （Ｗａｒｍ 自从沥青应用于道路以来，已经发展成熟的沥青 Ｍｉｘ Ａｓｐｈａｌｔ，ＷＭＡ）。 混合料主要为热拌沥青混合料（Ｈｏｔ Ｍｉｘ Ａｓｐｈａｌｔ， 作为主要温拌技术之一的温拌添加剂技术 其制 ＨＭＡ）。ＨＭＡ以其拌和、铺装操作简单易行等特点 备工艺，简单、不需特殊设备等优点而备受人们的关 成为目前应用最为广泛的混合料技术形式。然而在热 注。目前主要的添加剂温拌技术或相关的产品有Ｓａ－ 拌沥青混合料的拌和与铺装过程中出现能源、安全、环 ｓｏｂｉｔ ＦＴＥ３］硬蜡、Ａｓｐｈａｌｔａｎ—Ｂ、Ｌｉｃｏｍｏｎｔ ＢＳ１ ００或 境、品质等诸多问题。 Ｓａｂｉｔ、ＵＢＭ等。这些添加剂降黏效果明显，但价格 （１）高能耗。热拌沥青混合料的拌和与铺装温度 高、设备繁琐，且相关技术一直为国外所垄断。国内温 高。拌和温度一般在ｌ５℃以上（改性沥青１７℃以 拌剂研究与开发也很多，但性价比低，从经济和技术上 上），碾压温度在１４℃以上（改性沥青１５℃以上），因 很大程度的制约了国内沥青温拌技术课题的研究与项 而需要消耗大量的能源原料。德国研究数据表明，每 目开发、推广和应用，因而高性价比温拌沥青添加剂的 生产１ ｔｏｎ热拌沥青混合料需消耗８ Ｌ燃料油。 研究和开发势在必行；再者自主研发的温拌添加剂与 （２）高排放。生产和使用沥青混合料的过程中排 Ｓａｓｏｂｉｔ温拌添加剂对沥青性能影响的比较研究报道 放出大量Ｃｏ 、ＣＯ、ＮＯ等主要温室气体或有害气体。 更是少之又少。 不仅污染环境，还危害人类健康。我国的测试数据表 我们用有机添加剂ＯＭＤ、塑料再生蜡Ｒ０ｗ和无 明，在生产和铺装过程中热拌沥青混合料排放出 机稳定剂（１ＳＤ）三种成分合成了新型沥青温拌剂 ２．６ ｍｇ／ｍ。的二氧化碳（ＣＯ２），１０４ ｍｇ／ｍ。的一氧化 ＯＣＡＡ。本论文首次比较研究了ＯＣＡＡ与现有的成 碳（ＣＯ），１５１ ｍｇ／ｍ。的氮氧化物（ＮＯｘ），以及 熟的Ｓａｓｏｂｉｔ温拌技术对基质和改性沥青的降黏效果 ５．６ ｍｇ／ｍ。的烟尘等废气体［１］。 以及常规性能（软化点、针入度、延度）等性能的影响， （３）易老化。由于拌和与铺装操作温度过高，且从 来验证ＯＣＡＡ性价比高的特点，期望打破国外温拌技 拌和到铺装过程时间跨度大，因而长时间高温曝露在 术的垄断。 空气中的沥青容易老化，进而影响混合料的性能与 品质。 １材料特征 可以说，使用热拌沥青混合料产生了环境破坏、能 源浪费和人的生存圈缩小等诸多负面影响，与我国发 本文选用的７０号基质沥青由壳牌中国有限公司 展绿色可持续道路是背道而驰的。因此，十分有必要 提供，成品ＳＢＳ改性沥青由中国海洋石油总公司提 开发一种“绿色环保经济型”的新型沥青混合料来取代 供，两者的性能指标见表ｌ。将由废旧塑料制备的有 机蜡（ＲＯＷ）、有机温拌改性剂（ＯＭＤ）和稳定剂（ＩＳＤ） 收稿日期：２０１１—０８—１９ 三种组分合成的新型温拌剂（ＯＣＡＡ）通过双螺杆挤出 Ｎｏ４ ２０１１上冯么缘５１ ◎ 机挤出、造粒，ＯＣＡＡ相关性能指标和外观分别见表 然而ＯＣＡＡ温拌剂降黏能力几乎可以与Ｓａｓｏｂｉｌ相媲 美。图２是经这两种温拌剂改性后的基质沥青在 １０～１５℃之间的黏度曲线图。从图可见，０ＣＡＡ与 ２、图１。Ｓａｓｏｂｉｔ温拌添加剂为乳白色颗粒，由重庆中 交科技股份有限公司提供。 Ｓａｓｏｂｉｔ对基质沥青的降黏能力基本接近，而在 表１ 壳牌７Ｏ号沥青与成品ＳＢＳ改性沥青的技术参数 项目 壳牌７０号基质沥青 成品ＳＢＳ改性沥青 软化点／￣ｃ ４９．１ ７７．５ ２５℃针人度／０．１ ｍｍ ６３．１ ５３．６ 延度／ｃｍ ３０．１ ２７．３ １３５℃布鲁克菲尔 ４９３．５ ２ ０３０ 德运动粘度／ＭＰａ・Ｓ 表２ ＯＣＡＡ性能指标 性能指标 软化点／℃ 熔点／￣ｃ 平均分子量 温拌剂 ９８ １Ｏ６ １ １００ 图１ 有机复合温拌剂 ２温拌工艺 将７Ｏ号基质沥青和ＳＢＳ改性沥青分别加热到 １４℃和１６℃，然后向两者中分别加入掺量为３ 的 Ｓａｓｏｂｉｔ和４ 的ＯＣＡＡ。在温度不变的条件下，以 ２００ ｒ／ｒａｉｎ的转速机械搅拌２５ ｍｉｎ，制备得到温拌沥 青结合料。温拌工艺具体参数见表３。 表３温拌工艺参数 掺人沥青温度／℃ 掺量 搅拌速度 时间 项目 壳牌７０号 成品改 ／ ／ｒ・ｒａｉｎ一１ ／ｍｉｎ 沥青 性沥青 Ｓａｓｏｂｉｔ １４０ １６Ｏ ３ ２００ ２５ ＯＣＡＡ １４０ １６０ ４ ３沥青性能影响对比分析 ３．１ 温拌基质沥青性能对比 ３．１．１ 黏温性能 Ｓａｓｏｂｉｔ是一种温拌降黏效果十分显著的温拌剂， ５２上冯么魂№．４ ２０１１ １０～１１℃之间，０ＣＡＡ的降黏效果甚至更好。 图２ ＯＣＡＡ与Ｓａｓｏｂｉｔ温拌基质沥青黏温曲线 ３．１．２ 常规性能 ＯＣＡＡ改性基质沥青后，沥青的高低温性能均得 到有效改善，尤其是低温性能显著提高。而Ｓａｓｏｂｉｔ仅 仅改善沥青的热稳定性，但是却一定程度降低了基质 沥青得低温稳定性。据表４可知，一方面，基质沥青经 Ｓａｓｏｂｉｔ温拌剂改性后，软化点大幅度提高，而针入度 和延度降低，低温性能衰减。这种现象出现的原因是 由于Ｓａｓｏｂｉｔ结晶度高，在较高温度晶体结构稳定，而 在低温时遭到破坏或成为应力集中点，从而导致软化 点高，延度小，低温性能衰减。另一方面，经ＯＣＡＡ温 拌剂改性的基质沥青不仅软化点变大，高温稳定性提 高，而且其延度不仅没有衰减，反而显著增大。 表４基质沥青三大指标 项目 软化点 针人度 延度 ／１℃ ／２５℃，０．１ ｍｍ ／１℃。０．１ ｃｍ 壳牌７Ｏ号基质沥青 ４９．０５ ６３．１０ ３０，６３ Ｓａｓｏｂｉｔ改性基质沥青 ６９．７５ ４７．３Ｏ ２７．１５ ＯＣＡＡ改性基质沥青 ５１．８０ ６９．７７ ４３．６１ ３．２温拌ＳＢＳ改性沥青性能对比 ３．２．１黏温性能 在研究了ＯＣＡＡ和Ｓａｓｏｂｉｔ温拌剂对基质沥青降 黏效果后，我们进一步研究它们对ＳＢＳ改性沥青的降 黏效果。研究结果见图３，从图３上可以发现温度大 于１１５℃后，ＯＣＡＡ和Ｓａｓｏｂｉｔ对ＳＢＳ改性沥青降黏 的能力基本相当。Ｓａｓｏｂｉｔ降黏能力略强，但在应用过 ∞ ｄＩＩ 毯枢 程中不影响对这两种温拌剂的选择。 锄咖 跚咖姗咖姗咖姗咖姗咖姗 ◎ Ｓａｓｏｂｉｔ对ＳＢＳ改性沥青性能的影响结果是一致，即沥 青高低温性能均得到改善，影响幅度相近。 ４ 结语 通过比较研究ＯＣＡＡ和Ｓａｓｏｂｉｔ这两种温拌剂对 壳牌７０号基质沥青和ＳＢＳ改性沥青的常规性能以及 黏温性能的影响情况，得出以下结论： （１）无论对于基质沥青还是ＳＢＳ改性沥青， ＯＣＡＡ与Ｓａｓｏｂｉｔ能在同一温度下达到基本相同的降 黏效果。 （２）ＯＣＡＡ与Ｓａｓｏｂｉｔ对沥青常规性能的影响程 图３ ＯＣＡＡ与Ｓａｓｏｂｉｔ温拌ＳＢＳ改性沥青黏温曲线 度和方向基本一致，ＯＣＡＡ不仅能够显著提高ＳＢＳ ３．２．２常规性能 改性沥青高温稳定性，更能大幅度改善其低温稳 定性。 尽管ＯＣＡＡ温拌改性沥青的掺量大于Ｓａｓｏｂｉｔ， 表５是０ＣＡＡ温拌剂与Ｓａｓｏｂｉｔ温拌ＳＢＳ改性沥 青后的沥青三大常规性能指标。从表５可知，Ｓａｓｏｂｉｔ 温拌剂不仅大幅度提高了ＳＢＳ改性沥青的高温稳定 性能，还一定程度改善了其低温性能。这是因为经 Ｓａｓｏｂｉｔ改性的ＳＢＳ改性沥青软化点明显提高，且延度 也小幅度变大。 但较Ｓａｓｏｂｉｔ，ＯＣＡＡ成本降低５ ０００～３ ０００ ＲＭＢ／ｔ。 因此，可见，ＯＣＡＡ温拌剂不仅从技术上打破国外的 垄断，并且经济成本更具竞争性。 参考文献： 表５ ＳＢＳ改性沥青三大指标 项目 ［１］Ｂｒｉａｎ Ｄ Ｐｒｏｗｅｌｌ，Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｃａｎｎｉｎｇ 延度 软化点 ／５℃ 针入度 Ｐｒｏｇｒａｍ Ｗａｒｍ Ｍｉｘ Ａｓｐｈａｌｔ Ｓｃａｎ Ｓｕｍｍａｒｙ Ｒｅｐｏｒｔ［Ｒ］． Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ ＤＣ：Ｆｅｄｅｒａｌ Ｈｉｇｈｗａｙ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，ＵＳ Ｄｅ— ｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，２００７． ／ｚ５℃．０．１ ｍｍ ／５℃，０．１ ｃｍ ＳＢＳ改性沥青 Ｓａｓｏｂ温拌沥青 ＯＣＡ温拌沥青 ７７．４５ ９０．４０ ８１．３５ ５３．６Ｏ ４５．２Ｏ ６０．２７ ２７．２８ ２９．５５ ３８．７３ ［２］Ａｄｖｉｓｏｒｙ Ｎｏｔｅ １ ７，Ａｕｓｔｒａｌｉａｎ Ａｓｐｈａｌｔ Ｐａｖｅｍｅｎｔ Ａｓｓｏｃｉａ－ ｔｉｏｎ（ＡＡＰＡ）．Ｗａｒｍ ｍｉｘ ａｓｐｈａｌｔ—ａ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｒｔ ｒｅ— ｖｉｅｗ． ＳＢＳ改性沥青经ＯＣＡＡ温拌后，软化点也变大， 针入度和延度显著增大，这说明ＯＣＡＡ对改性沥青的 ［３－１ Ｓａｓｏｌ Ｗａｘ Ａｍｅｒｉｃａｓ Ｉｎｃ．Ｓａｓｏｂｉｔ ｉｎ Ｗａｒｍ Ｍｉｘ Ａｓｐｈａｌｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ９ Ｙｅａｒｓ ｏｆ Ｇｌｏｂａｌ Ｓｕｃｃｅｓｓｅｓ．Ｗｏｒｌｄ ｏｆ Ａｓｐｈａｌｔ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｍａｒｃｈ １４，２００６：８—１６． 低温性能影响更为显著。不过从整体上看，ＯＣＡＡ与 Ｎｏ４ ２０１１上冯么姥５３
