3.2 温拌剂对沥青技术特性的影响
3.2.1 Evotherm对沥青低温性能的影响
评价沥青低温抗裂性能的方法有多种，如低温劲度模量、低温针入度、脆点与当量脆点、低温延度、低温收缩、直接拉伸试验、弯曲蠕变试验、低温黏度、玻璃化温度。美国SHRP的研究认为，弯曲蠕变试验（BBR）的极限劲度温度及蠕变应变速率m值与反映沥青混合料低温抗裂性能的温度应力试验（TSRST）的破断温度具有良好的相关性，从而说明BBR试验的价值。BBR试验得到两个指标：①弯曲蠕变劲度模量S，要求不超过300MPa；②蠕变曲线的切线斜率m，要求不小于0.3。
通过BBR进一步研究温拌沥青（E-SBS）的低温抗裂性，试验方法参考ASTM 6648-01及AASHTO T 313-09。对SBS改性沥青以及E-SBS，经过旋转薄膜烘箱试验（RTFOT）和压力老化试验（PAV）后，用弯曲梁流变仪测定低温弯曲蠕变劲度模量S和斜率m，结果见表3.1。
表3.1 改性沥青及温拌改性沥青弯曲蠕变试验结果
从表3.1中可以看出，E-SBS温拌改性沥青与SBS改性沥青劲度模量基本一样，但E-SBS的斜率m值发生了一定程度的降低，说明改性沥青添加温拌剂Evotherm后，应力松弛性能和抗裂性能降低，但其影响较少，仍然在SHRP PG同一等级范围内。
3.2.2 Evotherm对沥青高温性能的影响
反映沥青高温性能的指标通常有2个：软化点和60℃黏度。美国的SHRP计划提出评价沥青结合料高温稳定性的指标采用动态剪切流变仪（DSR），对原样沥青及RTFOT后残留沥青试验分别进行两次动态剪切试验以作为评价指标，试样在高温设计温度下进行，剪切速率10rad/s，必须满足：①原样沥青不得小于1.0kPa；②RTFOT后残留沥青不得小于2.0kPa。本书采用DSR试验进一步研究温拌剂对沥青高温性能的影响，试验结果见表3.2。
表3.2 DSR试验结果
从表3.2中可以看出，E-SBS与原样SBS改性沥青高温分级相同，都是76℃。但在76℃时原样和老化后的E-SBS的车辙因子较SBS改性沥青有所提高，提高很少，约0.13kPa，说明Evotherm温拌剂残留物会对SBS改性沥青的高温稳定性基本没有影响。
3.2.3 Evotherm对沥青疲劳性能的影响
在SHRP沥青路用性能规范中，沥青的疲劳性能同样采用DSR测定，所采用的指标是G″=G*sinδ，G″是复数剪切劲度模量的虚数轴分量，反映变形过程中由于内部摩擦产生的以热的形式散失的能量，称为损失模量。本书按照SHRP规范的要求，以10rad/s进行DSR试验，G*sinδ应该满足不超过5000kPa的要求。具体试验结果见表3.3。
从表3.3中可以看出，E-SBS每个温度的损失模量比同温度下SBS的损失模量均有所提高，说明温拌剂的添加使改性沥青的疲劳性能有所降低，但降低幅度不大，仍在一个疲劳温度等级内。
表3.3 PAV残留沥青和温拌沥青动态剪切试验结果
3.2.4 Evotherm对沥青黏度的影响
由于沥青的使用温度在很大范围内变化，当沥青加热熔融至200℃时，沥青黏度小至10-1Pa·s数量级，同水差不多；而冬天处于严寒状态下的沥青近于固体，黏度可高达1011Pa·s，因而沥青的黏度变化范围是非常大的，不可能用一种方法测定不同温度的沥青。根据不同温度、不同目的将采用不同的方法测定沥青的黏度，这就是沥青测流学即测定沥青流变性质的方法。沥青的低温黏度决定沥青在低温时劲度模量，而劲度模量是评价沥青低温抗裂性的重要指标，由于改性沥青的黏度太大，无法用真空减压毛细管黏度计测定60℃动力黏度，美国SHRP规范提出了135℃黏度不得超过3Pa·s的技术要求，以控制改性沥青的施工性能。本书决定采用布洛克菲尔德黏度计方法研究温拌剂对改性沥青黏度的影响，试验结果见表3.4。
表3.4 布氏旋转黏度试验结果
图3.2 SBS改性沥青及E-SBS改性沥青黏温度曲线
从表3.4和图3.2中可以看出，添加温拌剂Evotherm的SBS改性沥青与普通SBS改性沥青有相同的变化趋势，黏度均随温度的升高而逐渐降低。从图3.2中可以看出，温度在110～140℃范围内，相比于SBS改性沥青，添加DAT的SBS改性沥青的布氏旋转黏度有所下降，但下降的幅度较低；当温度大于150℃时，两者黏度接近。原因分析：从添加DAT的SBS改性沥青的制备过程来看，因为温拌剂DAT在常温下为液体，待加入温拌剂DAT的SBS改性沥青物理发泡完毕后，DAT温拌剂中水溶液已经基本挥发，只剩余少量表面活性成分，在少水或无水的状态下，活性成分无法形成有效的水膜结构，对SBS改性沥青的黏度影响不大，说明温拌残留物对改性沥青黏度影响不大，但是单从黏温曲线角度考虑，无法确定添加Evotherm温拌剂的温拌沥青的拌和碾压温度。
3.2.5 水分对沥青短期老化性能的影响
Evotherm温拌沥青技术的核心是采用物理和化学一起作用的手段，改善沥青混合料的施工操作性，在完成混合料成型后，这些物理和化学添加剂并不对路面使用性能构成负面影响。由于温拌添加剂独特的功能，使得沥青在拌和过程中得到充分的分散，在沥青内部形成独特的水膜润滑结构，很好地实现了在较低温度下的拌和及碾压功能。也就是说，在E-WMA拌和摊铺前期过程中相比HMA来说一直都有水的存在，温拌剂中水分会对沥青短期老化性能有一定的影响，影响如何，查阅国内外相关资料，研究方法和研究结果报道寥寥无几，本书就该问题做进一步研究，为了模拟实际情况本书对RTFOT试验方法稍加改变，具体如下。
参照《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）中沥青旋转薄膜加热试验（T 0610—2000），在放入老化试样的同时用器皿盛2000mL水同时放入烘箱中（以保证老化完成时水分未完全蒸发为准），如图3.3所示，其余试验条件与规程相同，取出试样进行相关试验。
图3.3 有水老化烘箱
分别测试SBS改性沥青和E-SBS温拌改性沥青有水老化和无水老化后的技术指标，试验结果见表3.5。
表3.5 水分对沥青老化性能的影响
从表3.5中可以看出，水分对SBS和E-SBS老化后的质量损失影响不大，有水老化时SBS和E-SBS老化后针入度、残留延度指标均比无水老化时的高，软化点下降，幅度不是很大，说明水分对SBS和E-SBS的老化性能影响是正面的。在有水时对温拌沥青的老化基本模拟了温拌沥青混合料拌和和摊铺过程水分的参与，比较E-SBS+有水老化和SBS+无水老化两组试验数据，可以得出温拌剂浓缩液中的水分降低了空气对改性沥青的老化。其原因是水分吸收了空气对沥青老化的能量，从而降低了空气对沥青的老化。