——ｒ— 厂—————一泡沫沥青发泡试验研究 ■杜曾‘０ 一 （１．福建省交通科学技术研究所；２．福建省公路水运工程重点实验室，福州３５０００１） 摘要本文依据沥青发泡原理．分别采用不同沥青种类、沥青温度和发泡用水量 设计沥青发泡试验，并分析膨胀率和半衰期两大指标的变化情况，研究上述因素对发泡 效果存在的影响，试验研究得出Ａ级７０抖沥青的针入度、延度、软化点等常规技术指标 与发泡效果无直接关联，沥青发泡可能与饱和分和沥青质的含量有关等结论。 关键词 泡沫沥青发泡 膨胀率 半衰期 四组分 在高温沥青中加入少量水，沥青就会产生微细的泡 沫，从而使沥青膨胀。此时沥青的物理性质会暂时发生 变化，其粘度显著降低，可以方便地与冷湿粒料拌和均 匀，这种状态下的沥青即称为泡沫沥青。 为了衡量沥青的发泡效果，目前主要用膨胀率（发 沥青发泡试验采用专用设备ＷＬＢ１０型发泡试验机 进行。ＷＬＢ１０型发泡试验机是Ｗｒｌｔｇｅｎ公司以路用再生 机ＷＲ．２５００为原型，按一定比例进行缩小，专门为泡沫 沥青的室内研究而研制的发泡设备。采用ＷＬＢ１０发泡 机上配套的发泡测试桶和标尺来测试泡沫沥青的膨胀率 和半衰期指标。 （２）沥青发泡试验 沥青种类、沥青温度、发泡用水量等因素对发泡效 果均存在影响，以下根据分析结果，针对各个因素分别 设计发泡试验。 泡体积倍数）和半衰期两个指标加以评价。膨胀率是指 在沥青发泡状态下测量的最大体积与未发泡状态下的体 积之比。半衰期是指泡沫沥青最大体积缩小到该体积一 半所用的时间。 本文依据沥青发泡原理，分别采用不同沥青种类、 沥青温度和发泡用水量设计沥青发泡试验，并分析膨胀 率和半衰期两大指标的变化情况，研究上述因素对发泡 效果存在的影响。 对Ａ级７０＃ＣＰＣ沥青、韩国ＳＫ沥青、埃索沥青、 东海沥青和温州中油沥青五种沥青样品，分别初选 １５０ｏＣ、１６０ｏＣ、１７０￣（２和１８０￣（２四个发泡温度，并对应每 个温度分别取不同发泡用水量，检测沥青的膨胀率与半 １室内发泡试验 １．１试验材料 衰期。 试验采用的沥青分别为Ａ级７０＃ＣＰＣ沥青、韩 国ＳＫ沥青、埃索沥青、东海沥青和温州中油沥青。发 ２发泡试验规律分析 ２．１ 沥青品种对发泡效果的影响 ２．１．１不同品种沥青发泡效果 泡用水直接采用洁净的自来水。 １．２试验方案 （Ｉ）试验设备 按上述试验方案进行试验，所得到的五个沥青样品 的膨胀率、半衰期与发泡用水量的关系如图１一图４所示。 图１ 沥青品种与沥青发泡指标的关系（沥青ｍ￣１５０￣（３） 福建交通科技２０１１年第４期回 从图１可以看出：在沥青温度１５０￣（２下，随着发泡 青和埃索沥青，沥青的半衰期由好到劣依次是温州 用水量由小到大，沥青的膨胀率由好到劣依次是温 中油沥青、东海沥青、ＣＰＣ沥青、韩国ＳＫ沥青 州中油沥青、东海沥青、ＣＰＣ沥青、韩国ＳＫ沥 和埃索沥青。 圈２沥青品种与沥青发泡指标的关系（沥青温度１６０℃） 由图２可见，在温度１６０￣（２下，随着发泡用水量由小到 水量由小到大，沥青的半衰期最好的是温州中油沥青，其 大，沥青的膨胀率由好到劣依次是温州中油沥青、东海沥 次是东海沥青，最劣的是埃索沥青。当发泡用水量小于 青、ＣＰＣ沥青、韩国ＳＫ沥青和埃索沥青；随着发泡用 ２．５％时，ＣＰＣ沥青的膨胀率好于韩国ＳＫ沥青。 ＩＥ３沥青品种与沥青发泡指标的关系（沥青温度１７０℃） 由图３可见。在温度１７０℃下，随着发泡用水量由小到 青和埃索沥青；随着发泡用水量由小到大，温州中油沥青 大，温州中油沥青的膨胀率远好于其它沥青，当发泡用水 的半衰期远好于其它沥青，当发泡用水量小于１．５％时。沥 量小于２．０％时，沥青的膨胀率由好到劣依次是温州中油 青的半衰期由好到劣依次是温州中油沥青、东海沥青、韩 沥青、东海沥青、韩国ＳＫ沥青、ＣＰＣ沥青和埃索沥 国ＳＫ沥青、埃索沥青和ＣＰＣ沥青。当发泡用水量大 青，当发泡用水量大于２．０％时，沥青的膨胀率由好到劣依 于１．５％时，沥青的半衰期由好到劣依次是温州中油沥青、 次是温州中油沥青、韩国ＳＫ沥青、东海沥青、ＣＰＣ沥 东海沥青、ＣＰＣ沥青、韩国ＳＫ沥青和埃索沥青。 ｍ４沥青品种与沥青发泡指标的关系（沥青＝￣１８０￣Ｃ） 福建交通科技２０１１年第４期 由图４可见，在温度１８０￣（２下，随着发泡用水量由小 ＣＰＣ沥青的最佳发泡效果为：膨胀率１２倍、半 到大，温州中油沥青的膨胀率远好于其它沥青，韩国 ｓＫ沥青次之，其它三种沥青的膨胀率相当；随着发泡 用水量由小到大，沥青的半衰期由好到劣依次是温州中 衰期９．０ｓ；相应的最佳发泡条件为：沥青温度１５０￣Ｃ、发 泡用水量２．０％； 东海沥青的最佳发泡效果为：膨胀率１４倍、半衰期 １４．０ｓ；相应的最佳发泡条件为：沥青温度１６０℃、发泡 用水量２．０％； 油沥青、东海沥青、ＣＰＣ沥青、韩国ｓＫ沥青和埃 索沥青。 综上所述： 温州中油沥青的最佳发泡效果为：膨胀率１８倍、半 衰期３Ｏ．Ｏｓ；相应的最佳发泡条件为：沥青温度１８０￣（２、 发泡用水量２．０％。 当发泡用水量在１￣／ｏ＇－＇３％的范围内时，埃索沥青不适 合发泡； 韩国ｓＫ沥青的最佳发泡效果为：膨胀率１１倍、半 衰期８．１ｓ；相应的最佳发泡条件为：沥青温度１６０￣（３、发 泡用水量１．５％； ２．１．２沥青指标对发泡效果的影响 试验所用五种沥青样品的主要技术指标试验结果见 表１。 表１ 沥青主要指标测试结果 由表１可见，即使常规技术性能指标基本相同，但 发泡效果仍可能存在显著的差别。上述分析表明，Ａ级 差异受到原油种类的影响。表２为五种Ａ级７０＃沥青四组 分（色谱仪法）分析结果。 ７０＃沥青的针入度、延度、软化点等常规技术指标与发 泡效果无直接关联。 由前面分析可知，温州中油沥青的膨胀率和半衰期 明显最高，东海沥青次之，ＣＰＣ沥青和韩国ＳＫ沥 青膨胀率和半衰期相当，埃索沥青的膨胀率和半衰期明 显最低。从表２可以看出：五种沥青的芳香分和胶质与 发泡试验结果无明显关联；温州中油沥青的饱和分、沥 不同种类的沥青，无论是最佳发泡条件（发泡温度 和发泡用水量），还是最佳发泡效果，都存在着较大的 差异，表明沥青品种对发泡特性影响显著。因此，在具 体的工程应用中，当改变沥青品种时，必须进行发泡试 青质的总含量明显最高，其它四种沥青含量依次为东海 沥青、韩国ＳＫ沥青、ＣＰＣ沥青、埃索沥青，这与 试验结果相符，初步推断沥青发泡可能与饱和分和沥青 质的含量有关，最终结论有待下一步试验进行研究。 验，以确定新沥青的发泡特性。 ２．１．３四组分对发泡效果的影响 发泡效果的差异与沥青的化学组分有关，组分上的 表２五种７０号Ａ级沥青四组分（色谱仪法）结果 福建交通科技２０１１年第４期囤 ２．２沥青温度对发泡效果的影响 量的关系曲线，如图５一图８所示。 ． 从图中可以看出：对于ＣＰＣ沥青而言，在不同 发泡用水量下，沥青温度对膨胀率的影响增大。当发泡 用水量在２．０％以内时，半衰期与沥青温度的关系较好。 五种沥青样品在不同温度下，发泡指标与发泡用水 图５ＣＰＣ沥青发泡特性曲线圈 圈６韩国ＳＫ沥青发泡特性曲线圈 圈７东海沥青发泡特性曲线圈 图８温州中油沥青发泡特性曲线圈 回福建交通科技２０１１年第４期 温州中油沥青在１８０℃时，膨胀率稍大，但发泡效果基 本变化不大。同样，韩国ＳＫ沥青、东海沥青，不同温 度对发泡效果的影响不大。由此可见：在不同的发泡用 水量下，沥青温度对发泡指标的影响并不显著。 ２．３发泡用水量对发泡效果的影响 １Ｏ。从图中可以看出：当发泡用水量从１％增加到３％的 过程中，膨胀率持续增加而半衰期随之下降。 将东海沥青发泡用水量和发泡指标关系绘成图１１。 从图中可以看出：当发泡用水量从１％增加到５％的过程 中。膨胀率增加而半衰期随之下降。 将温州中油沥青发泡用水量和发泡指标关系绘成图 ｌ２。从图中可以看出：当发泡用水量从１％增加到５％的 将ＣＰＣ沥青发泡用水量和发泡指标关系绘成图 ９。从图中可以看出：当发泡用水量从１％增加到３％的过 程中，膨胀率持续增加而半衰期随之下降。 过程中，膨胀率增加而半衰期随之下降。 将韩国ＳＫ沥青发泡用水量和发泡指标关系绘成图 图９发泡用水量与发泡评价指标的关系（ＣＰＣ沥青） Ｉ｛１１０发泡用水量与发泡评价指标的关系（韩国ＳＫ沥青） 圈１１ 发泡用水量与发泡评价指标的关系（东海沥青） 福建交通科技２０１１年第４期回 图１２发泡用水量与发泡评价指标的关系（温州中油沥青） 通过上述分析，可以总结得出发泡用水量和发泡指 进行研究。 标之间的主要规律如下： （３）在不同的发泡用水量下，沥青温度对发泡指标的 ①当发泡用水量变化时，一般情况下，膨胀率和半 衰期总是星现反比关系，且变化幅度相似，即膨胀率明 显增加时半衰期必然明显降低，膨胀率如果略微增加半 衰期也仅会稍稍降低。 影响并不显著。 （４）发泡用水量和发泡指标之间的主要规律如下： ①当发泡用水量变化时，一般情况下，膨胀率和半 衰期总是呈现反比关系，且变化幅度相似，即膨胀率明 ②同种沥青。发泡用水量从１％一５％的变化范围内， 膨胀率总是正比增加，半衰期随之反比下降。 显增加时半衰期必然明显降低，膨胀率如果略微增加半 衰期也仅会稍稍降低。． ③发泡用水量从ｌ％￣５％的变化范围内，随沥青种类 不同．膨胀率和半衰期变化规律存在差异。 ②同种沥青，发泡用水量从１％～５％的变化范围内， 膨胀率总是正比增加，半衰期随之反比下降。 ３ 结论 （１）Ａ级７０＃沥青的针人度、延度、软化点等常规技 术指标与发泡效果无直接关联，即使常规技术性能指标 基本相同，但是发泡效果可能存在着显著的差别。 ③发泡用水量从１％ ５％的变化范围内，随沥青种类 不同，膨胀率和半衰期变化规律存在差异。 参考文献 （２）发泡效果的差异与沥青的化学组分有关，组分上 的差异受到原油种类的影响。初步推断沥青发泡可能与 饱和分和沥青质的含量有关，最终结论有待下一步试验 ［１］ＪＴＪ ０５２—２０００，公路工程沥青及沥青混合料试验规程［ｓ］・ ［２］ＪＴＧ Ｆ４１—２００８，公路沥青路面再生技术规范［ｓ］・ ［３］雏特根公司－冷再生技术手册［Ｍ］・２００４・ （上接第４页） （２）由于凝石是类同于水泥的胶结材料，其使用功 能和检测方法也类同于水泥，可以将凝石做为水泥的分 ［２］中华人民共和国国家标准．ＧＢ／Ｔ １７６７１—１９９９，水泥胶砂强度 检验方法． 支制定技术标准。 （３）凝石的生产能利用大量的固体废弃物，可减少 ［３］中华人民共和国行业标准ＪＴＧ Ｅ３０—２００５，公路工程水泥及水 泥混凝土试验规程． 环境污染、促进工业节能，促进绿色循环经济的发展。 凝石产业的发展，具有显著的环境、资源、产业和经济 意义。可为福建乃至全国节约型交通的建设、为实现交 ［４］姚祖康著．水泥混凝土路面设计［Ｍ］．舍肥：安徽科学技术出 版社．１９９９． 【５］严家饭编著．道路建筑材料（第三版）．北京：人民交通出版 社．１９９９．１． ・ 通行业的可持续发展做出重要贡献。 参考文献 ［６］中华人民共和国行业标￣－ＪＴＧ Ｄ４０—２００２，公路水泥混凝土 路面设计规范． ［１］中华人民共和圆圆家标准．ＧＢ／Ｔ １３４６—２００１，水泥标准稠度 用水量、凝结时阃、安定性检验方法． ［７］中华人民共和国行业标准．ＪＴＧ Ｆ３０—２００３，公路水泥混凝土路 面施工技术规范． 圈福建交通科技２０１１年第４期
