3.2　溫拌劑對瀝青技術特性的影響

3.2.1　Evotherm對瀝青低溫性能的影響

評價瀝青低溫抗裂性能的方法有多種，如低溫勁度模量、低溫針入度、脆點與當量脆點、低溫延度、低溫收縮、直接拉伸試驗、彎曲蠕變試驗、低溫黏度、玻璃化溫度。美國SHRP的研究認為，彎曲蠕變試驗（BBR）的極限勁度溫度及蠕變應變速率m值與反映瀝青混合料低溫抗裂性能的溫度應力試驗（TSRST）的破斷溫度具有良好的相關性，從而說明BBR試驗的價值。BBR試驗得到兩個指標：①彎曲蠕變勁度模量S，要求不超過300MPa；②蠕變曲線的切線斜率m，要求不小于0.3。

通過BBR進一步研究溫拌瀝青（E-SBS）的低溫抗裂性，試驗方法參考ASTM 6648-01及AASHTO T 313-09。對SBS改性瀝青以及E-SBS，經過旋轉薄膜烘箱試驗（RTFOT）和壓力老化試驗（PAV）后，用彎曲梁流變儀測定低溫彎曲蠕變勁度模量S和斜率m，結果見表3.1。

從表3.1中可以看出，E-SBS溫拌改性瀝青與SBS改性瀝青勁度模量基本一樣，但E-SBS的斜率m值發生了一定程度的降低，說明改性瀝青添加溫拌劑Evotherm后，應力松弛性能和抗裂性能降低，但其影響較少，仍然在SHRP PG同一等級范圍內。

3.2.2　Evotherm對瀝青高溫性能的影響

反映瀝青高溫性能的指標通常有2個：軟化點和60℃黏度。美國的SHRP計劃提出評價瀝青結合料高溫穩定性的指標采用動態剪切流變儀（DSR），對原樣瀝青及RTFOT后殘留瀝青試驗分別進行兩次動態剪切試驗以作為評價指標，試樣在高溫設計溫度下進行，剪切速率10rad/s，必須滿足：①原樣瀝青不得小于1.0kPa；②RTFOT后殘留瀝青不得小于2.0kPa。本書采用DSR試驗進一步研究溫拌劑對瀝青高溫性能的影響，試驗結果見表3.2。

從表3.2中可以看出，E-SBS與原樣SBS改性瀝青高溫分級相同，都是76℃。但在76℃時原樣和老化后的E-SBS的車轍因子較SBS改性瀝青有所提高，提高很少，約0.13kPa，說明Evotherm溫拌劑殘留物會對SBS改性瀝青的高溫穩定性基本沒有影響。

3.2.3　Evotherm對瀝青疲勞性能的影響

在SHRP瀝青路用性能規范中，瀝青的疲勞性能同樣采用DSR測定，所采用的指標是G″=G*sinδ，G″是復數剪切勁度模量的虛數軸分量，反映變形過程中由于內部摩擦產生的以熱的形式散失的能量，稱為損失模量。本書按照SHRP規范的要求，以10rad/s進行DSR試驗，G*sinδ應該滿足不超過5000kPa的要求。具體試驗結果見表3.3。

從表3.3中可以看出，E-SBS每個溫度的損失模量比同溫度下SBS的損失模量均有所提高，說明溫拌劑的添加使改性瀝青的疲勞性能有所降低，但降低幅度不大，仍在一個疲勞溫度等級內。

3.2.4　Evotherm對瀝青黏度的影響

由于瀝青的使用溫度在很大范圍內變化，當瀝青加熱熔融至200℃時，瀝青黏度小至10-1Pa·s數量級，同水差不多；而冬天處于嚴寒狀態下的瀝青近于固體，黏度可高達1011Pa·s，因而瀝青的黏度變化范圍是非常大的，不可能用一種方法測定不同溫度的瀝青。根據不同溫度、不同目的將采用不同的方法測定瀝青的黏度，這就是瀝青測流學即測定瀝青流變性質的方法。瀝青的低溫黏度決定瀝青在低溫時勁度模量，而勁度模量是評價瀝青低溫抗裂性的重要指標，由于改性瀝青的黏度太大，無法用真空減壓毛細管黏度計測定60℃動力黏度，美國SHRP規范提出了135℃黏度不得超過3Pa·s的技術要求，以控制改性瀝青的施工性能。本書決定采用布洛克菲爾德黏度計方法研究溫拌劑對改性瀝青黏度的影響，試驗結果見表3.4。

從表3.4和圖3.2中可以看出，添加溫拌劑Evotherm的SBS改性瀝青與普通SBS改性瀝青有相同的變化趨勢，黏度均隨溫度的升高而逐漸降低。從圖3.2中可以看出，溫度在110～140℃范圍內，相比于SBS改性瀝青，添加DAT的SBS改性瀝青的布氏旋轉黏度有所下降，但下降的幅度較低；當溫度大于150℃時，兩者黏度接近。原因分析：從添加DAT的SBS改性瀝青的制備過程來看，因為溫拌劑DAT在常溫下為液體，待加入溫拌劑DAT的SBS改性瀝青物理發泡完畢后，DAT溫拌劑中水溶液已經基本揮發，只剩余少量表面活性成分，在少水或無水的狀態下，活性成分無法形成有效的水膜結構，對SBS改性瀝青的黏度影響不大，說明溫拌殘留物對改性瀝青黏度影響不大，但是單從黏溫曲線角度考慮，無法確定添加Evotherm溫拌劑的溫拌瀝青的拌和碾壓溫度。

3.2.5　水分對瀝青短期老化性能的影響

Evotherm溫拌瀝青技術的核心是采用物理和化學一起作用的手段，改善瀝青混合料的施工操作性，在完成混合料成型后，這些物理和化學添加劑并不對路面使用性能構成負面影響。由于溫拌添加劑獨特的功能，使得瀝青在拌和過程中得到充分的分散，在瀝青內部形成獨特的水膜潤滑結構，很好地實現了在較低溫度下的拌和及碾壓功能。也就是說，在E-WMA拌和攤鋪前期過程中相比HMA來說一直都有水的存在，溫拌劑中水分會對瀝青短期老化性能有一定的影響，影響如何，查閱國內外相關資料，研究方法和研究結果報道寥寥無幾，本書就該問題做進一步研究，為了模擬實際情況本書對RTFOT試驗方法稍加改變，具體如下。

參照《公路工程瀝青與瀝青混合料試驗規程》（JTG E20—2011）中瀝青旋轉薄膜加熱試驗（T 0610—2000），在放入老化試樣的同時用器皿盛2000mL水同時放入烘箱中（以保證老化完成時水分未完全蒸發為準），如圖3.3所示，其余試驗條件與規程相同，取出試樣進行相關試驗。

分別測試SBS改性瀝青和E-SBS溫拌改性瀝青有水老化和無水老化后的技術指標，試驗結果見表3.5。

從表3.5中可以看出，水分對SBS和E-SBS老化后的質量損失影響不大，有水老化時SBS和E-SBS老化后針入度、殘留延度指標均比無水老化時的高，軟化點下降，幅度不是很大，說明水分對SBS和E-SBS的老化性能影響是正面的。在有水時對溫拌瀝青的老化基本模擬了溫拌瀝青混合料拌和和攤鋪過程水分的參與，比較E-SBS+有水老化和SBS+無水老化兩組試驗數據，可以得出溫拌劑濃縮液中的水分降低了空氣對改性瀝青的老化。其原因是水分吸收了空氣對瀝青老化的能量，從而降低了空氣對瀝青的老化。