沥青路面精表处养护用的超黏乳化沥青的制备及性能研究

沥青路面精表处养护用的超黏乳化沥青

的制备及性能研究

摘要：采用热塑弹性体改性剂SBS、树脂改性剂、降黏剂等改性剂材料对基质沥青进行复合改性，通过研究不同改性剂的种类、掺量对复合改性沥青软化点和5℃延度的影响规律，确定各改性剂的最佳掺量，对最佳掺量下制备的复合改性沥青和超黏乳化沥青的指标进行了性能测试，并通过附着力拉拔和复合件拉拔实验对比分析沥青的粘结性能。结果表明：最佳的配方比例为：YH791的SBS掺量为5%，I型降粘剂掺量为3%，D树脂掺量为1%；自制的超黏乳化沥青的附着力拉拔强度和复合件拉拔强度都远高于市售产品，且其蒸发残留物的60℃动力黏度达124638Pa*s，PG分级等级达82-22，具有优异的高低温性能。

关键词：精表处，超黏乳化沥青，复合改性沥青，拉拔强度

高速公路沥青路面随着交通量的增加，极易受荷载和自然环境的交叉作用出现车辙、裂缝和坑槽等病害，从而急速降低道路平整度、抗滑性能和行车质量，进而减少道路使用寿命[1]。路面状况的持续恶化会导致路面结构承载力下降，采用预防性养护技术可以在路面结构破坏之前有效延长路面服役年限，从而保障路面使用性能，降低破坏的发生几率[2-4]。沥青路面精表处技术已被证实是一种先进有效的预防性养护技术，该技术采用同步碎石封层车等设备，将高性能胶结料和单一粒径骨料洒布到原沥青路面，形成一层超薄、耐磨、防滑的保护层，该技术能提高路面防水性和抗滑性[5]。高性能胶结料是沥青路面精表处技术的主要核心原材料，其质量直接关系到精表处的施工质量及使用寿命。传统沥青路面预防性养护所用胶结料为普通乳化沥青、SBS乳化沥青、SBR 乳化沥青、水性环氧沥青等材料作为胶结料，但这些材料质量参差不齐，性能较低，不能满足愈来愈苛刻的交通量，影响精表处预防性养护技术的使用耐久性。因此，本文采用热塑弹性体SBS、特种树脂、降黏剂等材料复合改性，先制备改性沥青然后进行乳化，

通过研究了各改性剂种类与掺量对复合改性沥青的软化点和5℃延度二大关键指

标的影响，确定最佳超黏乳化沥青的最佳配方，并对其性能进行了相关评价。

1.超黏乳化沥青制备工艺

1.复合改性沥青制备

将70#基质沥青加热至170-180℃，加入弹性体改性剂SBS进行剪切，剪切

机的转速控制在4500转/分钟，剪切1h；加入3%橡胶油，搅拌器搅拌10min，然

后将沥青温度控制在170℃左右，加入硫磺稳定剂后搅拌4h至SBS改性沥青稳定；最后加入树脂改性剂和降黏改性剂后搅拌2h，在170℃下发育30min，放入175-180℃烘箱中保温待用。

1.2 皂液配制

洁净的玻璃容器中放入蒸馏水并加热至60~65 ℃，再逐渐加入乳化剂，经充

分搅拌均匀后，采用盐酸调整水溶液 pH至 2~2.5，保温待用。

1.3乳化工艺

将上述保温的复合改性沥青和乳化剂皂液同时加入胶体磨中，经胶体磨高速

循环剪切3 min后放出，并冷却至室温，即得超黏乳化沥青。

2、结果与讨论

2.1 弹性体改性剂对复合改性沥青性能的影响

2.2.1 弹性体改性剂种类对复合改性沥青性能的影响

弹性体改性剂选择SBS YH791、YH792和YH796三种牌号的SBS改性剂，固定SBS

改性剂的掺量为5.0%，树脂D掺量为1%、降黏剂I掺量3%。研究弹性体改性剂

对复合改性沥青的软化点和5℃延度的影响，具体结果见图1.

图1 不同SBS对复合改性沥青软化点及延度影响

由图1可以看出：不同种类SBS对复合改性沥青软化点和延度的影响不同，

其中三种SBS的软化点均大于80℃，且相差不大，具有较高的高温稳定性。从5℃延度看：YH796的延度最小，考虑低温性能影响，不选用。YH792制备的超黏乳

化沥青存在储存稳定性的问题而不被选用。因此，YH791被优选为主要材料。

2.2.1 弹性体改性剂掺量对复合改性沥青性能的影响

根据上述结果，研究SBS YH791掺量对复合改性沥青性能的影响具体结果见

图2，固定树脂D掺量为1%、降黏剂I掺量3%。由图2可知：随改性沥青软化点

随着SBS的掺量而逐渐提升，低温延度随SBS掺量逐渐增大。当掺加5%的SBS时，改性沥青同时表现出优异的高低温性能；当SBS掺量超过5%时，超黏乳化沥青制

备过程中的乳化较为困难，因此选用5%为SBS的最佳掺量。

图2 YH791掺量对复合改性沥青软化点及延度影响

2.2 树脂改性剂对复合改性沥青性能的影响

2.2.1 树脂改性剂的类别对复合改性沥青性能的影响

稳定剂掺量较少的SBS改性沥青交联度不够，对改性沥青高温性能提升有限，因此需要引入树脂改性剂来提升改性沥青高温性能。本研究选择A、B、C和D四

种树脂作为添加剂，固定树脂改性剂掺量为1.0%，弹性体SBSYH791掺量为5%、

降黏剂I掺量3%。分析比较改性剂种类对复合改性沥青软化点和延度的影响，具

体实验结果见图3。由图3可以看出：复合改性沥青软化点越高，5℃延度越低，

这是由于树脂改性剂与沥青发生了反应，提高了沥青的分子量和交联度，增加了

高温性能，但对沥青低温性能有一定的影响。考虑到江苏地区主要是高温影响，

因此优选树脂改性剂D作为改性材料。

图3 树脂种类对复合改性沥青软化点及延度影响

2.2.2树脂改性剂掺量对改性沥青性能的影响

树脂改性剂D可以显著提升复合改性沥青软化点，因此树脂改性剂D作为最

佳树脂应用于复合改性沥青，并对其掺量进行研究，研究其掺量对复合改性沥青

性能的影响。优选树脂改性剂D，弹性体SBSYH791掺量为5%、降黏剂I掺量3%。研究树脂掺量对复合改性沥青的软化点和延度的影响，结果如图4所示。