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沥青温拌剂对沥青性能指标影响研究

信息来源:www.rtjtkj.com | 发布时间:2019年03月29日

目前,国内外道路建设中沥青路面基本上都是采用传统的热拌沥青混合料,热拌沥青混合料施工时,需要在高温下将浙青和矿料进行拌和,然后在不低于120℃的温度下完成沥青混合料的摊铺和碾压。热拌沥青混合料,一方面加热会使沥青发生老化,另一方面需要较多的能源,会造成能源的浪费。相比于热拌沥青混合料,温拌沥青混合料的拌和与压实温度较低,能源消耗和废气排放相对较少’是一种应用前景十分广阔的新型节能环保型道路材料。温拌剂加入沥青混合料中实质上是与沥青相互作用,进而对混合料性能产生影响,因此沥青温拌剂的性能对温拌沥青混合料的性能十分重要。本文通过试验,研究了温拌剂掺量对沥青高温性能、感温性能和黏温性能的影响,为温拌沥青混合料施工提供技术参考。

 

试验

  

沥青结合料的高温性能

 

按标准方法测定不同温拌剂掺量(0、1%、2%、3%、4%和5%)下沥青的软化点,研究温拌剂掺量对沥青高温性能的影响。

 

随着温拌剂掺量的增大,沥青的软化点逐渐升高,沥青高温性能得到明显改善,例如,当温拌剂掺量由0增大至4%和5%时,软化点分别从47.2℃增大至79.6℃和86.5℃,分别增大了68.6%和83.3%。这是因为,温拌剂的凝固点为100℃,远远大于沥青的软化点,同时熔点为100℃,测定软化点时的温度为25℃,远低于温拌剂的熔点,此时,温拌剂在沥青中发生交联,形成网状的晶格结构,增强了沥青的稳定性,因此随着温拌剂掺量的增大,沥青的软化点升高,高温性能提高。

 

沥青温拌剂

沥青结合料的感温性能

 

测定不同温拌剂掺量(0、1%、2%、3%、4%和5%)下沥青在15℃、25℃和30℃时的针人度,研究温拌剂掺量对沥青针入度的影响。

 

当温拌剂掺量一定时,温度越髙,沥青的针人度越大,例如当温拌剂掺量为3%时,15℃、25℃和30℃对应的沥青的针人度分别为2.52mm、5.15mm和8.93mm。这是因为,沥青是典型的感温性材料,温度升高时变软,温度降低时变硬;随着温度的升高,沥青逐渐软化,对外界荷载在贯人时的阻力减小,因此针入度增大。在同一试验温度下,随着温拌剂掺量的增大,沥青的针人度逐渐减小,总体减小趋势不是太明显,温度越高,沥青针人度随温拌剂掺量的减小趋势越明显。这主要是因为,当温度低于100℃时,温拌剂以固体形式存在于沥青中,吸附沥青中的轻质组分,发生交联,形成网状的晶格结构,增强了沥青的稳定性,因此随着温拌剂掺量的增大,沥青的针人度逐渐减低。

 

为了评价温拌剂加人后沥青的感温性能,对针人度对数和温度进行回归,计算针人度指数PI。PI越大,表明沥青的对温度的敏感性越低。

 

温拌剂加入后沥青的针人度指数大幅增大,沥青的感温性得到明显改善,当掺量从0增大到5%时,沥青的针人度指数从-0.65增大至0.59,增长了1.91倍。这主要是因为,当温度低于100℃时,温摔剂在浙青中交联分布,吸收沥青中的轻质组分,当温度升高时,沥青的软化速度降低,因此感温性变好。

 

沥青结合料的黏温性能

 

利用布氏黏度试验,测定不同温拌剂掺量(0、1%、2%、3%、4%和5%)下沥青在90℃、105℃、120℃、135℃和150℃时的布氏黏度,研究温拌剂掺量对沥青點温性能的影响。

 

当温拌剂掺量相同时,随着温度的升高,沥青的黏度逐渐降低,当温拌剂掺量为3%,温度从90℃升高至150℃时,沥青黏度从91500降低为172,降低了99.8%。当温度小于100℃时,随着温拌剂掺量的增大,沥青的黏度逐渐增大,而当温度大于100℃时,随着温拌剂掺量的增大,沥青的黏度逐渐降低。对应的当黏度达到一致时,随着温拌剂掺量的增大,沥青降温幅度逐渐增大。

 

这是因为,温拌剂的熔点为100℃,当温度低于温拌剂的熔点时,温拌剂在沥青中结晶形成网状的晶格结构,此时增大温拌剂掺量会使沥青的黏度增大;而当温度大于温拌剂的熔点时,温拌剂熔化,在沥青中以液体状态存在,因此极大地降低了沥青的黏度。从温拌剂掺量对沥青黏温性能的影响规律来看,当温拌剂掺量为2%—4%时,高温时沥青黏度较小,具有很好的流动性。因此可以预测,高温时,温拌剂能明显降低沥青黏度,降低沥青混合料的碾压难度,而在低温时,温拌剂又能大幅提高沥青的黏度,使混合料的高温稳定性得到改善。

 

结论

 

(1)随着温拌剂掺量的增大,沥青的软化点大幅提高,沥青高温性目旨得到明显改善,当掺量由0增大至5%时,沥青软化点提高83.3%。

 

(2)当温拌剂掺量相同时,温度越高,沥青针人度越大;在同一试验温度下,随着温拌剂掺量的增大,沥青针入度逐渐降低,温度越高,降低幅度越明显;温拌剂的加入能明显改善沥青的温度敏感性,且掺量越大,温度敏感性越好。

 

(3)当温度低于100℃时,随着温拌剂掺量的增大,沥青黏度逐渐增大,而当温度大于100℃时,随着温拌剂掺量的增多,沥青黏度反而逐渐减小;综合考虑,当温拌剂掺量在2%—4%之间时,高温时沥青具有较好的流动性,低温时又具有较高的黏结能力,性能最佳。