高黏高彈改性乳化瀝青性能評價及超黏磨耗層應用研究*

龍翔，許志東，張新，項彥茂，陳園園，黃文通

(1.廣州市北二環交通科技有限公司，廣東 廣州 510540；2.東莞理工學院 生態環境與建筑工程學院，廣東 東莞 523808)

在交通荷載和環境因素的共同作用下，瀝青路面的功能逐步衰減，承載能力、平整度、抗滑能力下降，還出現各種病害。為延長瀝青路面使用壽命，減少維修次數，降低全壽命周期建設成本，采用預防性養護技術進行處理。但采用常規預防性養護技術處理后路面易出現早期脫落、松散、噪聲大及使用壽命短等問題，提高預防性養護磨耗層與下承層的黏結力尤為重要。

4.評課研討。以小組為單位對之前骨干教師、優秀教師的研究課進行點評和總結，分析優缺點，找出突出問題，并商討改進之策。

近年來，預防性養護薄層罩面和超薄層罩面成為一種研究趨勢。為節省能耗，減少有害氣體排放，冷拌冷鋪工藝的預防性養護技術成為研究熱點。奚晨晨研究了高黏改性瀝青的黏-溫特性、流動性能及高溫性能，基于分子擴散理論評價高黏改性瀝青的自愈合程度，發現高黏改性劑對提高瀝青的瞬時愈合性能具有良好作用。楊國卿等對比分析超黏磨耗層與微表處的路用性能，發現超黏磨耗層混合料的濕輪磨耗值比微表處混合料降低約16%，抗剪強度比微表處提升約75%。袁東東等分析SBS、橡膠和高黏改性瀝青的流變性能，結果表明高黏改性瀝青的溫度敏感性最低，高低溫性能最優。高性能乳化瀝青及稀漿混合料是實施冷拌冷鋪工藝的基礎，王晶等研究高黏改性乳化瀝青抗剪強度和拉拔強度，發現高黏改性乳化瀝青用于層間黏結具有良好的性能。祝軒等從水性環氧摻量、油石比、水泥摻量方面進行了冷拌超薄磨耗層瀝青混凝土優化設計。Xu Bin、Sheng Xiaohui、Liu Fuqiang等研究了聚氨酯改性、水性環氧樹脂-SBR復合改性乳化瀝青的改性機理和黏結性能。但對高性能改性乳化瀝青及鋪裝層層間黏結性能的研究還有待深入和提高。該文研制高黏高彈改性乳化瀝青并用于瀝青路面預防性養護磨耗層，通過鋪筑實體工程進行路用性能驗證。

1 原材料

1.1 瀝青

采用茂名石化70號A級道路石油瀝青，其技術指標見表1。采用獨山子T161B線型SBS改性劑、陽離子慢裂快凝型乳化劑、增黏劑、穩定劑等制備高黏高彈改性乳化瀝青。

表1 A-70道路石油瀝青的技術指標

1.2 集料

用于瀝青路面預防性養護磨耗層的集料應堅硬、耐磨、黏附性高。為降低路面噪聲、減少預防性養護磨耗層厚度，超黏磨耗層礦料的最大粒徑采用8 mm，三檔集料分別為5～8 mm碎石、3～5 mm碎石和0～3 mm機制砂。通過對比分析輝綠巖、玄武巖、閃長巖、花崗巖4種集料的技術性能(見表2、表3)，選擇輝綠巖開展后續研究。

表2 不同粗集料的性能對比

表3 不同細集料的性能對比

1.3 填料

采用常規微表處養護技術處理后，路面容易出現脫落、麻面、掉粒等病害。脫落是由層間黏結能力不足所引起，增強預防性養護磨耗層與下承層的黏結能力尤為重要。將高黏高彈改性乳化瀝青作為層間黏結材料進行層間拉拔試驗，下承層為瀝青混凝土路面，試驗結果見圖7。從圖7可看出：高黏高彈改性乳化瀝青能提供優良的層間黏結能力，SBS改性劑和增黏劑摻量越大，拉拔黏結強度越高。實際應用中，高黏高彈改性乳化瀝青能上升進入到上部瀝青混合料結構間隙中起到封層的作用，防止水分進入破壞層間黏結。

高黏高彈改性瀝青的制備流程：將70號A級道路石油瀝青加熱至155 ℃，添加獨山子T161B線型SBS改性劑、增黏劑、糠醛抽出油及其他助劑，攪拌1.5 h；繼續升溫至175 ℃，采用高速膠體磨剪切70 min，添加穩定劑后攪拌60 min；繼續升溫至180 ℃，采用高速膠體磨剪切70 min，剪切完后攪拌發育熟化60 min，得到高黏高彈改性瀝青成品。添加劑摻量分別為2.5%SBS、3.5%SBS、4.5%SBS、3.5%SBS+0.5%增黏劑、4.5%SBS+1.0%增黏劑。

1.4 瀝青性能分析

如上述，巴基斯坦在抗震設防的區劃與中國類似，很容易將其與中國的動參數區域相對比，并采取相應的抗震設防烈度，并按照規范采取相關抗震設防參數。印度尼西亞、委內瑞拉等國業與其較為類似。

鑒于論文篇幅有限,本文以TD-LTE系統和射頻ADF4350芯片的控制為例進行演示驗證。根據不同通信系統接收通路不同的混頻頻率來決定ADF4350的頻率輸出配置。根據ADF4350的時序將配置參數寫入到相應的寄存器中,利用Quartus Ⅱ軟件中的Signal Tap邏輯分析儀采集信號進行分析,ADF4350芯片的寫控制時序如圖11所示。

圖1 高黏高彈改性瀝青的軟化點

圖2 高黏高彈改性瀝青的動力黏度

圖3 高黏高彈改性瀝青的彈性恢復性能

在50～60 ℃溫度下將乳化劑溶于水，摻加鹽酸及其他助劑配制成皂液，調整pH值為2～3，然后將SBS改性瀝青升溫到160 ℃進行乳化，制得高黏高彈改性乳化瀝青。高黏高彈改性乳化瀝青蒸發殘留物的三大指標檢測結果見圖4～6。從圖4～ 6可看出：隨著SBS改性劑和增黏劑摻量的增大，高黏高彈改性乳化瀝青蒸發殘留物的針入度下降，軟化點上升，延度增大。對比乳化前后高黏高彈改性瀝青，其主要技術指標的變化趨勢基本一致，乳化后高黏高彈改性瀝青的性能穩定。

圖4 高黏高彈改性乳化瀝青的針入度

圖5 高黏高彈改性乳化瀝青的軟化點

圖6 高黏高彈改性乳化瀝青的延度

添加P.O32.5復合硅酸鹽水泥，提高稀漿混合料的強度及穩定性，同時調整稀漿混合料的可拌合時間、成漿狀態和成型速度。

對比JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術規范》中微表處和稀漿封層礦料級配及《北京市預防性養護技術指南》、法國NovaChip?超薄磨耗層和美國超薄磨耗層混合料的礦料級配，根據骨架密實型級配設計原則進行礦料級配降噪優化設計，要求形成石-石嵌擠結構。

2.技術進步會吸引更多的消費者，提升用戶的認可度，這是促進我國電動汽車市場發展的重要因素。市場觀察顯示，消費者比較關注電動汽車的性能、價格以及其配建設施的完善程度等。最近十年，我國純電動汽車的電池、燃料電池，核心技術的不斷進步發展、成本逐漸降低、相關基礎設施不斷完善，同時我國電動汽車行業長期的探討，出臺了相關政策及規劃，都表明了這種態勢將長期持續增長。目前我國各城市對汽車的需求均為剛性需求，在未來，這種需求將會改變。在一線城市變為更新為主，二三線城市及新興城市則繼續保持以剛性需求為主，兩者都保持增長之勢。伴隨著我國人均可支配收入的提高，電動汽車消費將大幅增加。

圖7 高黏高彈改性乳化瀝青的拉拔強度

2 配合比設計

線形生產建設項目產生的水土流失多發生在建設期，主要是臨時堆土堆渣區和線路穿越區等。線形生產建設項目一般線路長達幾百甚至幾千公里，有些會跨越很多無人區或人跡罕至區，施工單位容易產生僥幸心理，因而在施工時圖方便而肆意破壞植被的現象時有發生。

根據材料技術性能，設計3組超黏磨耗層混合料目標配合比，各材料用量見表5。

表4 超黏磨耗層混合料礦料級配設計

超黏磨耗層礦料級配與傳統微表處礦料級配相比，4.75 mm以上粗集料部分適當減少，2.36～4.75 mm碎石用量相應提高。2.36～4.75 mm碎石用量提高不僅有助于增加路表紋理構造，而且有利于提升路表平整度，保證超黏磨耗層的宏觀構造深度及良好的抗滑性能，使路表更均勻密實、平整，減少表面粗集料凸起，增加輪胎有效接觸點，從而降低路面噪聲。集料最大粒徑為8 mm，相比傳統微表處最大粒徑9.5 mm有所減小，可減少超黏磨耗層表面大顆粒集料凸起，有助于提高平整度、降低噪聲?；谏鲜鲈O計理念設計的礦料級配見表4。

不同SBS改性劑和增黏劑摻量高黏高彈改性瀝青的技術指標見圖1～3。由圖1～3可知：1) 添加SBS改性劑和增黏劑后，瀝青的軟化點大幅提高，添加4.5%SBS和1.0%增黏劑后改性瀝青的軟化點達到89 ℃。SBS改性劑和增黏劑的摻量越大，改性瀝青的軟化點越高。2) 增黏劑對提高瀝青動力黏度的作用明顯，添加4.5%SBS和1.0%增黏劑后改性瀝青的60 ℃動力黏度達到260 000 Pa·s?？紤]到改性瀝青的60 ℃動力黏度太大，需要更高的加熱溫度才能滿足施工和易性要求，實際應用中控制增黏劑摻量為0.5%～1.0%。3) 彈性恢復指標表征瀝青的抗疲勞性能和抗反射裂縫能力。添加4.5%SBS和1.0%增黏劑后改性瀝青的彈性恢復性能最優，達到98%。

表5 超黏磨耗層混合料配合比設計

3 試驗結果分析

依照設計的混合料配合比，開展超黏磨耗層混合料拌合時間、稠度、濕輪磨耗、黏聚力和負荷輪黏砂試驗，同時與微表處和稀漿封層進行比較，結果見表6。

表6 超黏磨耗層混合料的技術指標

從表6可看出：3種超黏磨耗層混合料配合比均滿足稀漿混合料的技術要求；超黏磨耗層、微表處和稀漿封層的拌合時間較接近，滿足施工和易性要求；超黏磨耗層配合比2的30 min、60 min黏聚力最大；浸水6 d的超黏磨耗層混合料的濕輪磨耗損失小于微表處和稀漿封層，表明超黏磨耗層混合料的配伍性和抗水損害能力優于微表處和稀漿封層；全部稀漿混合料負荷輪黏砂試驗結果均滿足技術要求。

4 性能驗證

在某高速公路瀝青混凝土路面和水泥混凝土橋面分別鋪筑超黏磨耗層試驗段，分別在養護4 h、通車6個月后進行路面構造深度、平整度、摩擦系數、車轍深度等現場測試，測試結果見表7。由表7可知：構造深度從0.62 mm增長到1.12 mm，說明長時間行車碾壓會將超黏磨耗層表面細顆粒帶走，造成構造深度增大。采用高黏高彈改性乳化瀝青制備的超黏磨耗層稀漿混合料的各項技術指標良好，可應用于各等級公路瀝青路面的預防性養護磨耗層。

表7 超黏磨耗層試驗段路面檢測結果

5 結論

(1) 添加4.5%SBS+1.0%增黏劑制備的改性乳化瀝青的蒸發殘留物的軟化點高達88 ℃，拉拔黏結強度為1.3 MPa，稀漿混合料的高溫性能及與下承層的黏結力得到提高。

(2) 超黏磨耗層混合料礦料級配范圍設計合理，鋪筑的實體工程通車6個月后的平整度、抗滑性能、高溫性能良好。

(3) 超黏磨耗層混合料的稠度、拌合時間、濕輪磨耗、黏聚力和負荷輪黏砂試驗指標等均滿足瀝青路面和水泥混凝土路面預防性養護需求。