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。
图4 树脂D掺量对复合改性沥青软化点和延度的影响由图4可知，复合改性沥青的软化点随着树脂D掺量的增加而增加，5℃的延度随D掺量而下降。
当树脂D掺量高于1%时，乳化沥青制备过程中极易出现树脂结团的团聚现象，从而产生超黏乳化沥青的离析问题。
因此可知，树脂改性剂D的最佳掺量为1%。
2.3 降黏剂对复合改性沥青性能的影响树脂改性剂和SBS改性剂的复合改性作用会大幅度提高复合改性沥青黏度，从而使得复合改性沥青难以乳化，因此需要在大黏度改性沥青体系中引入降黏剂，将高温黏度降低到合适的范围，满足可以乳化条件。
下面将研究降黏剂对复合改性沥青性能的影响。
2.3.1降黏剂种类对改性沥青性能的影响优选降黏剂H、I、J和K，掺量为3.0%，弹性体SBSYH791掺量为5%、掺量1%的树脂D，通过实验分析弹性体种类对复合改性沥青的软化点和延度的影响，结果如图5所示。
图5 降黏剂种类对复合改性沥青软化点和延度的影响图5可知复合改性沥青软化点和延度会受到不同种类的降黏剂的影响，随着降黏剂H、I、J、K的顺序，复合改性沥青的软化点逐渐增大，而针入度逐渐下降，且针入度下降幅度较明显，这是因为刚性材料的降黏剂会显著提升沥青脆性。
H降黏剂制备的复合改性沥青软化点的增长幅度则较小，J和K降黏剂制备的高黏乳化沥青储存稳定性不满足要求，由此可优选I降黏剂为最佳助剂。
2.3.2降黏剂掺量对改性沥青性能的影响降黏剂可以显著降低复合改性沥青黏度，促使难以乳化复合改性沥青得到较好的乳化，且通过上述筛选，优选I作为复合改性沥青最佳降黏剂，下面将对其掺量进行筛选，优选I降黏剂，弹性体SBSYH791掺量为5%、树脂D掺量1%。
研究II降黏剂掺量对软化点和延度的影响，实验结果如图6所示。
由图6可以看出：复合改性沥青软化点随着I掺量的增加而升高，5℃延度随I掺量增加而降低，当I掺量为3%时，再增大I掺量软化点增大不明显，从性能和经济性能对比角度来说优选I掺量为3%。
图6 I掺量对复合改性沥青软化点及延度影响2.4 超黏乳化沥青性能评价2.4.1 复合改性沥青与超黏乳化沥青技术指标评价按照上述研究优选出弹性体掺量5%的YH791型SBS、掺量为3%的I降粘剂、1%掺量的D树脂制备复合改性沥青，实验依据参照PG82-22改性沥青技术指标要求，制备的复合改性沥青的性能实验结果见表1。
表1 复合改性沥青性能由表1可以看出制备复合改性沥青满足PG82-22改性沥青指标，具备较好的应用性能。
然后将用该复合改性沥青制备超黏乳化沥青，其中复合改性沥青占比63%、乳化剂占比0.5%、稳定剂占比0.1%，其余为水和酸，制备的超黏乳化沥青材料性能见表2。
由表2可以看出：采用该技术制备的超粘乳化沥青储存稳定性好，固含量达65.2%，蒸发残留物的软化点达83.1℃，5℃延度达21cm，弹性回复为78.2，PG分级可达82-22，且60℃动力粘度达到124638Pa*s，能满足高粘改性沥青60℃动力黏度大于50000Pa*s要求，说明制备的超黏乳化沥青具有优异的应用性能。
表2 超黏乳化沥青材料性能2.4.2 超粘乳化沥青拉拔强度评价（1）附着力拉拔强度采用附着力拉拔仪进行拉拔试验，试验温度为常温25±1℃，试件为干态，拉拔速率控制在0.02MPa/s，记录拉拔强度，后续进行试验结果处理；试验结果如下图7所示，其中1为自制的超黏乳化沥青、2、3、4分别为市售的高黏乳化沥青、水性环氧沥青和普通乳化SBS改性沥青。
图7 不同乳化沥青材料附着力拉拔强度对比由图7可知：与水性环氧、高粘乳化沥青及普通乳化SBS改性沥青相比，超粘乳化沥青与基面粘结力表现出优异的粘结性能，其25℃的拉拔强度1.72MPa，40℃的拉拔强度达0.88MPa。
自制的超黏乳化沥青25℃拉拔强度是高黏乳化沥青的1.6倍，普通SBS改性沥青的2.02倍，40℃拉拔强度与普通SBS改性沥青25℃拉拔强度相当。
说明自制的超黏乳化沥青与基面具有更好的粘结作用，满足行车过程中车辆对材料要求。
（2）复合件拉拔强度附着力拉拔是表征材料与基面的粘结强度，而复合件拉拔则是表征材料与上下基面间粘结强度，由于超黏乳化沥青作为胶结料，下面将研究其复合件拉拔强度，并与市售材料对比，测试结果见图8，其中1为自制的超黏乳化沥青、2、3、4分别为市售的高黏乳化沥青、水性环氧沥青和普通乳化SBS改性沥青。
由图8可以看出：与上述附着力拉拔强度实验结果相似，自制的超粘乳化沥青的25℃和40℃复合见拉拔强度都高于市售产品，说明自制的超黏乳化沥青具有较强的粘结力，粘结强度高于水性环氧和高粘乳化沥青。
图8 乳化沥青材料的复合件拉拔强度对比3、结论（1）根据复合改性沥青性能，确定制备超黏乳化沥青所用的改性沥青最佳配方为掺量为5%的YH791型SBS，掺量为3%的降粘剂、掺量为1%的树脂D。
（2）采用上述最佳配方制备而得的超黏乳化沥青的固含量可达65.2%，蒸发残留物的软化点达83.1℃，5℃延度达21cm，弹性回复为78.2，PG分级可达82-22，且能满足高粘沥青对60℃动力黏度的要求。
（3）超黏乳化沥青的附着力拉拔强度和复合件拉拔都大于市售的高黏乳化沥青、水性环氧沥青和普通SBS改性乳化沥青，具有优异的粘结性能。
