溫拌高黏改性瀝青的流變及潤濕特性

張永選劉凱

(1.山東高速煙臺發(fā)展有限公司，山東 煙臺 264003；2.山東高速工程檢測有限公司，山東 濟(jì)南 250002)

0 引言

高黏改性瀝青作為一種黏、韌性良好的膠結(jié)材料，廣泛應(yīng)用于橋面鋪裝、排水路面、超薄磨耗層等重要工程領(lǐng)域[1-3]。因此，通常要求高黏改性瀝青具有較好的抗剪能力、與集料良好的黏結(jié)與裹覆效果[4-6]，而表征其高溫抗剪和黏結(jié)性的關(guān)鍵指標(biāo)就是黏度。高黏瀝青是指60 ℃動力黏度≥20 000 Pa·s的瀝青膠結(jié)料[7]。為提高瀝青60 ℃動力黏度，常用的手段是添加＞6%的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Styrene Butadiene Styrene block polymer，SBS)，或通過SBS 與成品高黏改性劑復(fù)合，或者SBS 與多種聚合物復(fù)合改性等，如添加樹脂、多聚磷酸、橡膠粉等。目前，成熟的高黏技術(shù)主要基于高摻量SBS，或采用成品高黏改性劑與SBS 復(fù)合。然而，現(xiàn)有高黏技術(shù)混合料拌合、碾壓溫度過高，施工和易性不佳，其混合料難以有效壓實(shí)，而溫拌被認(rèn)為是最有效的解決方案[8-9]。

學(xué)者們采用多種手段實(shí)現(xiàn)高黏改性瀝青的溫拌。時敬濤等[10]通過溫拌瀝青改性劑(Sasobit)制備高黏瀝青，研究發(fā)現(xiàn)隨著Sasobit 摻量的增加，高黏瀝青在135 和180 ℃條件下布氏黏度顯著降低，但Sasobit 摻量過高影響了瀝青的低溫抗裂性。陳穎川等[11]驗(yàn)證了不同摻量下Sasobit 溫拌劑對高黏瀝青性能的影響，研究表明Sasobit 提高了瀝青軟化點(diǎn)、高溫黏度，降低了其針入度及低溫延度，而Sasobit 摻量達(dá)2.5%時為最佳，其降溫幅度則達(dá)10 ℃。ZHAO 等[12]通過咪唑啉類表面活性劑(Imidazoline，IMDL)實(shí)現(xiàn)溫拌，其研究指出IMDL 可有效降低瀝青在集料表面的接觸角，瀝青更容易在集料表面擴(kuò)散，顯著降低瀝青混合料拌合溫度。蘇衛(wèi)國等[13]對成品高黏瀝青分別采用3 種溫拌技術(shù)，發(fā)現(xiàn)表面活性劑類EC120 溫拌劑對成品高黏瀝青的降溫幅度可達(dá)30 ℃。丁鵬等[14]研究得到，Sasobit＋聚乙烯蠟的摻入可顯著改善成品高黏瀝青的高溫性能，但會削弱成品高黏瀝青的低溫性能和抗疲勞性能。宋云連等[15]指出基于表面活性劑平臺的Evotherm 溫拌劑能夠改善SBS 改性瀝青的低溫性能，瀝青的高溫性能下降不明顯。王麗君[16]考察了溫拌劑對瀝青常規(guī)性能的影響，并針對溫拌瀝青的流變性能、界面作用方面開展了研究，表明溫拌劑可降低瀝青在高溫環(huán)境下抵抗變形的能力，且改性瀝青受溫拌劑摻量的影響更大。綜上所述，基于表面活性劑的溫拌技術(shù)對高黏瀝青生產(chǎn)最簡單、性能損傷最小，降溫幅度最大，是目前工程中最受關(guān)注的溫拌技術(shù)?，F(xiàn)有表面活性劑類溫拌高黏的主要問題是高溫性能略有衰減，60 ℃黏度隨加熱次數(shù)的增加而顯著衰減，影響了其增黏、增韌的效果，且現(xiàn)有研究對高黏瀝青在集料表面的鋪展?jié)櫇褚?guī)律不明確，無法從瀝青角度有效評估其溫拌效果。

鑒于此，文章選擇常用的成品高黏改性劑(Tafpack-Super，TPS)和自主研發(fā)的油溶性溫拌劑(CNS-T)為研究對象，探討添加溫拌劑前、后高黏改性瀝青(Tafpack-Super-High Viscosity Modified Asphalt，TPS-HVMA)和溫拌高黏改性瀝青(Tafpack-Super-Warm Mix High Viscosity Modified Asphalt，TPS-WHVMA)的常規(guī)性質(zhì)、流變性質(zhì)及溫拌效果的變化，以常規(guī)指標(biāo)評估添加溫拌劑前、后高黏瀝青傳統(tǒng)指標(biāo)變化，以60 ℃黏度隨加熱次數(shù)變化評估黏度穩(wěn)定性；以車轍因子、恢復(fù)率、不可恢復(fù)柔量及勁度模量等關(guān)鍵流變指標(biāo)評估添加溫拌劑前、后高黏改性瀝青的流變性能變化，以接觸角評估添加溫拌劑前、后高黏瀝青對集料表面潤濕鋪展特性變化，間接評估其溫拌效果。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

基質(zhì)瀝青選用齊魯70＃道路石油瀝青，以獨(dú)山子石化生產(chǎn)的線型SBS(T6302)為改性劑，高黏劑選用交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院提供的一種高黏度的瀝青改性劑TPS，屬于熱塑性橡膠類改性劑，外觀為長度＜5 mm 的棕黃色圓柱顆粒；溫拌劑選用自主研發(fā)的油溶性溫拌劑CNS-T，其以酰胺類和醚類表面活性劑為原料復(fù)配而成，而穩(wěn)定劑選用硫黃。其中，SBS(T6302)外觀為白色疏松柱狀，其相對密度為0.93，苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段比為2∶8?；|(zhì)瀝青的技術(shù)指標(biāo)滿足JTG F40—2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》[17]的要求，其常規(guī)技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 基質(zhì)瀝青關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)表

1.2 高黏改性瀝青的制備

高黏改性瀝青制備流程為:稱取一定量基質(zhì)瀝青倒入圓筒容器中，加熱至175 ℃，緩慢加入SBS(基質(zhì)瀝青質(zhì)量的4%)和TPS(基質(zhì)瀝青質(zhì)量的8%)改性劑，調(diào)節(jié)高速剪切機(jī)轉(zhuǎn)速至4 000 r/min，保溫剪切1.5 h 至瀝青中無明顯顆粒，隨后加入硫黃穩(wěn)定劑，置于攪拌機(jī)下，175 ℃恒溫發(fā)育1.5 h，制得TPS-HVMA。隨后加入一定質(zhì)量的CNS-T 溫拌劑，控溫在170 ～175 ℃，繼續(xù)攪拌0.5 h，獲得TPSWHVMA。

1.3 試驗(yàn)方案

以TPS-HVMA 和TPS-WHVMA 為試驗(yàn)樣品，分析其常規(guī)指標(biāo)、流變性能以及潤濕特性。高黏改性瀝青常規(guī)指標(biāo)(針入度、軟化點(diǎn)、延度、135 ℃布氏黏度、60 ℃動力黏度、 彈性恢復(fù))試驗(yàn)均按照J(rèn)TG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[18]進(jìn)行。

采用Brook Field 旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)、動態(tài)剪切流變儀(Dynamic-Shear-Rheometer，DSR)和彎曲梁流變儀(Bending Beam Rheometer，BBR)分析TPS-HVMA 和TPS-WHVMA 的流變性能。旋轉(zhuǎn)黏度試驗(yàn)按照J(rèn)TG E20—2011[18]中的T 0625 方法進(jìn)行，通過瀝青的黏溫關(guān)系分析其高溫流動特性；溫度掃描試驗(yàn)、多應(yīng)力重復(fù)蠕變試驗(yàn)(Multi-Step Creep and Recovery Test，MSCR)均采用美國Bohlin 公司生產(chǎn)的CVO100流變儀，其平行板直徑為25 mm、板間距為1 mm；瀝青彎曲蠕變勁度試驗(yàn)采用BBR 測定瀝青低溫蠕變勁度模量S和蠕變速率m值；接觸角試驗(yàn)采用德國Kruss 公司生產(chǎn)的DSA-100 型光學(xué)接觸角分析儀，試驗(yàn)使用高溫裝置，采用座滴法測量高黏改性瀝青在不同溫度下對集料的潤濕、鋪展程度，表征溫拌劑的溫拌效果。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫拌高黏改性瀝青常規(guī)性能分析

CNS-T 是一種以酰胺及醚類表面活性劑輔以促進(jìn)劑合成的溫拌劑，具有提升瀝青界面潤滑效果，降低瀝青高溫黏度、增強(qiáng)瀝青體系穩(wěn)定性的作用。對制備的兩種高黏瀝青進(jìn)行常規(guī)性能測試及通過重復(fù)加熱驗(yàn)證兩種高黏瀝青的60 ℃動力黏度衰減情況，針入度、軟化點(diǎn)、延度、135 ℃布氏黏度和彈性恢復(fù)數(shù)據(jù)見表2，重復(fù)加熱后的60 ℃動力黏度衰減情況如圖1 所示。

表2 兩種高黏改性瀝青的常規(guī)指標(biāo)表

圖1 兩種高黏瀝青的黏度衰減柱狀圖

由表2 可知，TPS-HVMA 和TPS-WHVMA 的軟化點(diǎn)(＞80 ℃)和60 ℃動力黏度(＞20.0 kPa·s)均滿足高黏改性瀝青的技術(shù)要求，且在TPS-HVMA 中加入CNS-T 溫拌劑后，軟化點(diǎn)下降3.9 ℃(降低了約4.3%)、60 ℃動力黏度下降5.7 kPa·s (降低了約5.8%)、135 ℃布氏黏度下降0.9 Pa·s(降低了約23.4%)。瀝青135 ℃布氏黏度表征了瀝青混合料的施工和易性，說明CNS-T 溫拌劑對高黏改性瀝青具有明顯的高溫降黏作用，其施工和易性得到明顯改善，且對60 ℃黏度無顯著影響。其原因是表面活性劑改變了聚合物顆粒與瀝青相間界面張力，在135 ℃時，改性瀝青具有很好的流動性，表面活性劑起到潤滑作用，使聚合物顆粒更容易移動，使高黏改性瀝青135 ℃黏度顯著降低；在溫度為60 ℃時，CNS-T 溫拌劑中的表面活性劑和促進(jìn)劑活性降低，潤滑作用減弱，且促進(jìn)劑在聚合物表面附著，增大了聚合物間的摩擦阻力，抵消了表面活性劑帶來的潤滑效果，體系的流動性降低。

在我國，瀝青路面夏季最高溫度一般可以達(dá)到60 ℃，測定瀝青60 ℃動力黏度可有效表征其流動變形情況，從而真實(shí)反映路面的高溫抗變形能力?，F(xiàn)階段工廠化生產(chǎn)中，提升溫拌高黏瀝青黏度的方法已經(jīng)較為成熟，但現(xiàn)有表面活性劑類溫拌高黏瀝青重復(fù)加熱性能衰減的問題一直沒有解決，尤其是瀝青黏度的衰減。重復(fù)加熱試驗(yàn)的具體步驟為:將試驗(yàn)樣品制備完成后倒于1 000 mL 圓筒容器中，至樣品完全冷卻，常溫放置24 h 后，再次將瀝青加熱至具有良好的流動性，測定其60 ℃動力黏度，即為1 次加熱，以此方法模擬自工廠生產(chǎn)到產(chǎn)品運(yùn)輸至拌合站使用期間的黏度衰減情況。由圖1 可知，兩種高黏瀝青經(jīng)重復(fù)高溫加熱，其60 ℃黏度均有一定程度的衰減，但摻入CNS-T 溫拌劑的高黏瀝青黏度衰減程度明顯優(yōu)于未摻入溫拌劑的高黏瀝青，且在經(jīng)過第二次重復(fù)加熱后，TPS-WHVMA 的60 ℃動力黏度明顯高于TPS-HVMA，說明CNS-T 溫拌劑的加入，可以在一定程度上抵御高溫對TPS-HVMA 體系中聚合物的損傷，保障其膠聯(lián)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，對瀝青的高溫穩(wěn)定性具有一定的積極作用。另外，在60 ℃時，瀝青處于黏彈態(tài)，CNS-T 溫拌劑中的表面活性劑分子和促進(jìn)劑微粒吸附在聚合物顆粒表面，使聚合物顆粒的粗糙度增加，一定程度上也減緩了高黏瀝青60 ℃黏度的衰減速度，對瀝青膠聯(lián)體系的穩(wěn)定性有一定的增強(qiáng)作用。

2.2 溫拌高黏改性瀝青流變性能分析

瀝青的流變性能是指瀝青材料在外界溫度和荷載作用下，所呈現(xiàn)出的流動與變形能力，是評價瀝青高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞性和耐久性等一系列性能的關(guān)鍵?；诖?，文章采用Brook Field 旋轉(zhuǎn)黏度儀、DSR、BBR 等設(shè)備，探究TPS-HVMA 和TPSWHVMA 的流變特性。

2.2.1 旋轉(zhuǎn)黏度試驗(yàn)

旋轉(zhuǎn)黏度試驗(yàn)按照J(rèn)TG E20—2011(T 0625)[18]進(jìn)行，測定溫度分別為100、120、135、155、175 ℃，轉(zhuǎn)子型號選用27＃，通過兩種瀝青材料的黏溫關(guān)系變化分析其高溫流動特性，試驗(yàn)結(jié)果如圖2 所示。

由圖2 可知，在選定的試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，兩種高黏瀝青的黏度隨試驗(yàn)溫度的升高逐漸減小，且溫度越高黏度降低的幅度越小。對比兩種高黏瀝青，當(dāng)試驗(yàn)溫度為100 ～120 ℃時，兩種高黏瀝青材料的黏度降低幅度最為明顯，說明此時瀝青中的組分、改性劑等高聚合物分子運(yùn)動能力增強(qiáng)，鏈段、鏈節(jié)、支鏈等運(yùn)動單元在微觀上的結(jié)構(gòu)變化特性在瀝青宏觀性能上表現(xiàn)出來[19]。此時，隨著溫度的進(jìn)一步升高，瀝青體系中的分子運(yùn)動更加活躍，溫度在120～150 ℃之間時，TPS-WHVMA 與TPS-HVMA 在宏觀性質(zhì)上表現(xiàn)為黏度差較大，135 ℃下的TPS-WHVMA 的布氏黏度值為2.95 Pa·s，相較于135 ℃下的TPS-HVMA 黏度值降低的幅度較大。這說明CNS-T 溫拌劑的加入，增加了瀝青體系的高溫流動性，在分子、分子鏈運(yùn)動過程中起到了潤滑作用，對高黏瀝青的施工和易性有了一定程度的改善。當(dāng)溫度＞150 ℃時，兩種高黏瀝青的高溫黏度差距逐漸減小，且在160 ℃后基本相同，說明瀝青材料在達(dá)到一定的高溫流動狀態(tài)后，分子、分子鏈間的移動阻力進(jìn)一步降低，溫拌劑對瀝青體系的作用效果不再明顯。

圖2 兩種高黏瀝青的黏溫曲線圖

2.2.2 溫度掃描試驗(yàn)

溫度掃描試驗(yàn)溫度范圍為58～88 ℃，每隔3 ℃采集一個點(diǎn)，采用應(yīng)變控制模式，使用Φ25 mm 平行板，上、下板間距為1 mm、頻率為1.59 Hz，測試TPSHVMA 和TPS-WHVMA 兩種瀝青樣品。兩種高黏瀝青的復(fù)數(shù)模量(G*)、車轍因子(G*/sinδ)變化情況如圖3 所示。

由圖3 可知，兩種高黏瀝青的G*隨溫度升高而逐漸減小，這是因?yàn)闉r青在由低溫至高溫過程中，體系黏性成分增多，彈性成分減少，瀝青抵抗變形的能力減弱。在高溫狀態(tài)下，瀝青的G*越大，其抵抗變形的能力越強(qiáng)。在58 ～88 ℃范圍內(nèi)，TPS-HVMA 的G*始終大于TPS-WHVMA，說明CNS-T 溫拌劑增大了高黏瀝青的變形能力，高溫性能受到一定影響。從圖3 可以看出，TPS-HVMA 的G*/sinδ始終大于TPS-WHVMA，且在試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)，兩種高黏瀝青的G*/sinδ均＞1.0 kPa，高溫等級均為PG-88，說明CNS-T 溫拌劑對TPS-HVMA 的高溫抗車轍性能影響程度不大。

圖3 兩種高黏瀝青的復(fù)數(shù)模量和車轍因子對比曲線圖

2.2.3 多應(yīng)力重復(fù)蠕變試驗(yàn)

MSCR 試驗(yàn)可以反映瀝青在不同恒定荷載作用下的變形特性，當(dāng)撤去外力后，部分蠕變變形恢復(fù)，其中不可恢復(fù)的部分將累加到下一個荷載循環(huán)中，能夠真實(shí)模擬路面受重復(fù)加載-卸載的車輛荷載作用，反映了瀝青抵抗高溫變形的能力[20]。試驗(yàn)采用動態(tài)剪切流變儀，在60 ℃溫度下對TPS-HVMA 和TPS-WHVMA 樣品進(jìn)行測試，樣品尺寸與溫度掃描試驗(yàn)相同；應(yīng)力水平分別取3.2 和0.1 kPa，用以模擬路面不同行車荷載的變化，每個應(yīng)力水平均采用加載1 s、卸載9 s 的加卸載循環(huán)，試驗(yàn)結(jié)束后獲得重復(fù)加載-卸載10 個周期的累積應(yīng)變。累積應(yīng)變值越小，其高溫抵抗荷載的變形能力越好[21]。依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可以計(jì)算瀝青樣品的蠕變恢復(fù)率R和不可恢復(fù)蠕變?nèi)崃縅nr。R與瀝青的延遲彈性有關(guān)，該值越大，則表示瀝青的彈性特征越強(qiáng)；Jnr也與瀝青的抵抗變形能力有關(guān)，Jnr越小則瀝青的抵抗變形能力越強(qiáng)。TPS-HVMA 和TPS-WHVMA 的蠕變恢復(fù)曲線如圖4 所示。

圖4 不同應(yīng)力下兩種高黏瀝青樣品的蠕變與恢復(fù)曲線圖

分析圖4 可知，不同應(yīng)力的累計(jì)應(yīng)變隨著加載時間的延長而逐漸增加。相同應(yīng)力的累計(jì)應(yīng)變越小，說明瀝青變形量越小，該瀝青抵抗永久變形的能力越好。在0.1 kPa 加載應(yīng)力下，兩種高黏瀝青隨著時間的增加累計(jì)應(yīng)變相差不明顯，TPS-WHVMA的蠕變恢復(fù)程度略優(yōu)于TPS-HVMA；在3.2 kPa 加載應(yīng)力下，兩種高黏瀝青的蠕變恢復(fù)曲線幾乎重合，說明在60 ℃溫度條件下，CNS-T 溫拌劑的加入使TPS-WHVMA 的抗永久變形能力略強(qiáng)于TPSHVMA，與2.1 中CNS-T 溫拌劑可以增強(qiáng)高黏瀝青體系穩(wěn)定性的結(jié)論具有一致性。

TPS-HVMA 和TPS-WHVMA 兩種高黏瀝青的R、Jnr對比如圖5 所示。R值越大，表示瀝青在應(yīng)力加載-卸載后產(chǎn)生的永久變形越小，高溫環(huán)境下產(chǎn)生車轍的風(fēng)險越小；Jnr越小，說明瀝青在應(yīng)力加載-卸載后的不可恢復(fù)殘余應(yīng)變越小，抵抗路面永久變形的能力越好。分析圖5 可知，當(dāng)加載應(yīng)力為0.1和3.2 kPa 時，TPS-WHVMA 的R值均大于TPSHVMA，說明TPS-WHVMA 具有更強(qiáng)的高溫彈性特征，高溫變形恢復(fù)能力更好。對比兩種高黏瀝青的Jnr值，當(dāng)加載應(yīng)力為0.1 kPa 時，Jnr值的大小關(guān)系為:TPS-HVMA＜TPS-WHVMA，差距較為明顯；當(dāng)加載應(yīng)力為3.2 kPa 時，Jnr值的大小關(guān)系為:TPSWHVMA＜TPS-HVMA，但兩者數(shù)值較為接近，說明在0.1 kPa 應(yīng)力條件下TPS-HVMA 的抵抗變永久性的能力占優(yōu)，而在3.2 kPa應(yīng)力條件下TPS-WHVMA 的抵抗永久變形能力占優(yōu)，但二者差距不明顯。由此可知，CNS-T 溫拌劑改善了TPS-HVMA 的彈性及韌性，而瀝青體系的黏彈性能更好，其與溫拌劑中的促進(jìn)劑有關(guān)，該促進(jìn)劑在瀝青中以小微粒的形態(tài)存在，可以吸附于聚合物表面，增加聚合物表面的粗糙度，使瀝青體系間的粘結(jié)力更強(qiáng)，交聯(lián)體系更加穩(wěn)定，在承受外部荷載沖擊時的抗永久變形能力更強(qiáng)。在更高的應(yīng)力作用下，TPS-WHVMA 表現(xiàn)出更好的變形恢復(fù)能力和更小的殘余應(yīng)變，其規(guī)律與2.1 節(jié)中瀝青經(jīng)重復(fù)加熱60 ℃黏度衰減較慢的特性具有一定的關(guān)聯(lián)性。

圖5 不同應(yīng)力下兩種高黏瀝青恢復(fù)率R 和不可恢復(fù)蠕變?nèi)崃縅nr對比柱狀圖

2.2.4 彎曲蠕變勁度試驗(yàn)

瀝青膠結(jié)料的低溫勁度是反映其低溫抗裂性能的重要指標(biāo)[22]。對TPS-HVMA 和TPS-WHVMA 進(jìn)行BBR 試驗(yàn)。瀝青小梁尺寸為127 mm×12.7 mm×6.35 mm，試驗(yàn)溫度分別取-12、-18、-24 ℃，施加(980±50)mN 的標(biāo)準(zhǔn)荷載，以加載60 s 時測定的勁度模量S值和蠕變速率m值作為性能評價指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果如圖6 所示。

圖6 不同溫度下兩種高黏瀝青勁度模量S 和蠕變速率m 對比柱狀圖

根據(jù)相關(guān)研究可知，S值越小，m值越大，低溫抗裂性能越好。分析圖6 可知，當(dāng)環(huán)境溫度降低時，S值不斷增大，m值不斷減小，說明溫度降低，瀝青試件變硬變脆，應(yīng)力松弛性能下降，瀝青低溫抗裂性能變差。TPS-HVMA 與TPS-WHVMA 相比，TPSWHVMA 的S值小于TPS-HVMA，而TPS-WHVMA的m值大于TPS-HVMA，表現(xiàn)為TPS-WHVMA 的低溫抗裂性能優(yōu)于TPS-HVMA，說明CNS-T 溫拌劑中的油溶性物質(zhì)改善了高黏瀝青的低溫柔性及延展性。在確定瀝青的低溫等級時，規(guī)范中規(guī)定瀝青的勁度模量S≤300 MPa，且m≥0.3，從圖6 中可以看出，當(dāng)溫度為-12 和-18 ℃時，兩種高黏瀝青的S和m值均滿足規(guī)范要求；當(dāng)溫度為-24 ℃時，兩種高黏瀝青的S和m值不再滿足規(guī)范要求，可以得出兩種高黏瀝青具有相同的低溫等級，其低溫分級均為PG-28。由此說明，CNS-T 溫拌劑對高黏改性瀝青的低溫性能具有一定的改善作用。

2.3 溫拌高黏改性瀝青潤濕特性分析

采用接觸角分析儀測定兩種高黏瀝青在不同溫度下與集料的接觸角大小，以表征添加CNS-T 溫拌劑后瀝青在集料表面的鋪展、潤濕特性變化，間接表征其溫拌效果。試驗(yàn)采用座滴法測量瀝青與集料的接觸角，測試時間設(shè)定為20 s，選擇溫度150、160、170、180 ℃，共采集200 個點(diǎn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖7 和表3 所示。

圖7 兩種高黏瀝青在不同溫度下接觸角變化曲線圖

表3 兩種高黏瀝青在不同溫度和不同時間內(nèi)的接觸角表

分析圖7 和表3 可知，TPS-HVMA 和TPSWHVMA 與集料的接觸角隨著溫度的升高和時間的增加逐漸減小，且溫度越高接觸角穩(wěn)定的時間越短，這與瀝青材料本身的流變特性有關(guān)。對比分析圖8(a)～(d)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)試驗(yàn)溫度為150 和160 ℃時，TPS-WHVMA 與集料的接觸角值明顯小于TPSHVMA。TPS-HVMA 在150 和160 ℃時的接觸角分別為34.6°和29.6°，而TPS-WHVMA 在150 和160 ℃時的接觸角分別為26.9°和23.3°，這說明在150 ～160 ℃溫度時，TPS-WHVMA 在集料表面的潤濕、鋪展效果優(yōu)于TPS-HVMA。對比兩種高黏瀝青在穩(wěn)定20 s 時的接觸角值，TPS-WHVMA 在150、160 ℃時的接觸角與TPS-HVMA 在170、180 ℃時的接觸角較為接近，說明CNS-T 溫拌劑可以實(shí)現(xiàn)在降溫20 ℃的情況下，達(dá)到普通高黏瀝青在集料表面的鋪展與潤濕效果，從而實(shí)現(xiàn)降溫拌合的目的。

當(dāng)兩種高黏瀝青樣品的試驗(yàn)溫度均處于170 和180 ℃時，TPS-WHVMA 與TPS-HVMA 的接觸角值較為接近。說明在此溫度條件下，溫度效應(yīng)對瀝青流動特性的影響超過了溫拌劑的作用，瀝青內(nèi)部的分子在高溫作用下脫離了改性劑的束縛，表現(xiàn)為瀝青的流動性增加、黏度降低，膠結(jié)料對集料的潤濕程度增加。

3 結(jié)論

通過上述研究可知:

(1)對于常規(guī)指標(biāo)，CNS-T 溫拌劑可顯著降低高黏瀝青135 ℃黏度(降低23.4%)，軟化點(diǎn)與60 ℃動力黏度基本不降低，且在一定程度上減緩了高黏瀝青經(jīng)重復(fù)加熱而導(dǎo)致的黏度衰減，提高了瀝青體系的穩(wěn)定性。

(2)CNS-T 溫拌劑對TPS-HVMA 高溫抗車轍性能影響不顯著，且在低應(yīng)力條件下提升了高黏瀝青的抵抗永久變形的能力，該溫拌劑對其低溫抗開裂性能具有一定的改善作用。

(3)CNS-T 溫拌劑可在瀝青間形成潤滑膜，增大其流動性，可以實(shí)現(xiàn)在降溫20 ℃的條件下達(dá)到普通高黏瀝青在集料表面的鋪展與潤濕效果，從而實(shí)現(xiàn)降溫拌合的目的。因此，CNS-T 可顯著降低高黏改性瀝青與集料在高溫時的接觸角，增強(qiáng)其在集料表面的潤濕、鋪展效果。