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不同沥青温拌剂对沥青及其混合料性能指标的影响分析

来源:         发布时间:2019-03-30

随着近几年全球环境问题日益突出,保护环境、节约能源已成为各行各业发展的基点。在公路建设中,沥青路面的铺设由于需要加热到特定温度而需要消耗大量能源、释放污染气体,无论是对环境还是作业人员都存在重大威胁。沥青温拌剂是一种新型的材料,能够使沥青混合料的拌和、碾压温度比同类热拌沥青混合料相应降低30℃以上,具有良好的应用前景。温拌剂主要分类有沥青-矿物类、有机降粘类和表面活性剂类。温拌剂作为一种添加剂掺加到沥青混合料中,会对原有沥青混合料性能造成一定的影响。然而,温拌剂的掺入对沥青及其混合料的性能指标的影响程度这一问题未有明确定论。因此,针对温拌剂开展研究仍然具有重大的必要性。

 沥青性能试验

 

沥青性能试验主要检测了A-70#原样沥青和掺加4种温拌剂后沥青的针入度、软化点、延度和旋转薄膜加热老化后的质量损失、残留针入度比、残留延度。

 

沥青温拌剂

针入度试验

 

对原样沥青及掺加温拌剂后的沥青进行针入度试验。

 

可以看出:在A-70#基质沥青中加入AkzoNobel温拌剂后,针入度无明显变化。这与表面活性剂类温拌剂的工作机理有关,其主要是在沥青与集料之间起润滑作用,而不改变沥青的内部结构,从而不影响沥青针入度指标。

 

加入EC120、Sasobit两种温拌剂后,沥青针入度有了较大幅度的下降,说明有机降粘类温拌剂会使沥青变稠变硬。究其原因,主要是该类温拌剂加入后会与沥青发生一系列复杂的物理化学反应,形成具有良好稳定性的空间网状结构,在低温条件下不易变形。针入度试验条件为25℃,温度较低,因此针入度减小。

 

加入RH-1温拌剂后,针入度略有减小,但变化幅度不大,说明RH-1温拌剂对沥青针入度指标影响不大。

 

软化点试验

 
可知:加入表面活性剂类温拌剂AkzoNobel后,沥青软化点无明显变化,说明表面活性剂类温拌剂对沥青高温性能基本没有影响;加入EC120、Sasobit两种温拌剂后,沥青软化点有了明显提高,说明有机降粘类温拌剂有利于提高沥青的高温性能。加入RH-1温拌剂后,沥青软化点无明显变化,说明RH-1温拌剂对沥青高温性能无明显影响。这一结论与温拌剂对针入度的影响是一致的。

 

延度试验

 
对原样沥青及掺加温拌剂后的沥青进行延度试验。

 

可以看出:RH-1、AkzoNobel温拌剂的掺加,对沥青的延度无明显的影响,掺加RH-1后延度略有上升,AkzoNobel略有下降。而EC120、Sasobit两种温拌剂的掺加,沥青15℃延度有了大幅度的下降,对沥青的低温抗裂性是不利的,同样可能对沥青混合料的低温性能存在负面影响,值得重点关注这一指标。说明有机降粘类温拌剂对沥青的低温性能存在一定的负面影响。

 

布氏粘度试验

 

对原样沥青及掺加温拌剂后的沥青进行布氏粘度试验,分别检测60和135℃不同温度条件下的布氏粘度。

 

可以看出:在较低温条件下(60℃),掺加有机降粘类温拌剂EC120、Sasobit后,沥青的布氏粘度大幅度提高,而掺加RH-1、AkzoNobel温拌剂后,沥青的布氏粘度略有提高;在135℃试验条件下,掺加有机降粘类温拌剂EC120、Sasobit后,沥青的布氏粘度降低幅度较大,掺加RH-1、AkzoNobel温拌剂后,沥青的布氏粘度有所降低。

 

这主要是因为有机降粘类温拌剂中添加了合成蜡,蜡在60℃时呈凝固体状态,故能够提高沥青的60℃布氏粘度;但蜡的熔点较低,接近100℃,因此掺加有机降粘类温拌剂后沥青135℃布氏粘度较原样沥青降低较多。而表面活性剂类温拌剂的降粘效果受温度的影响较小,不同试验温度的布氏粘度较原样沥青无明显变化。

 

老化试验

 

为了研究不同种类温拌沥青的耐久性能,该文对原样沥青及掺加温拌剂后的沥青进行旋转薄膜烘箱(RTFOT)加热,温度为163℃,老化时间75min,以评价沥青的抗老化性能。

 

可以看出:经旋转薄膜烘箱加热老化后,基质沥青及掺加温拌剂沥青的质量变化、残留针入度比和残留延度均满足规范要求。其中,掺加EC120、Sasobit两种温拌剂后,残留针入度比降低的幅度略低于RH-1、AkzoNobel温拌剂,说明表面活性剂类温拌剂的抗老化性能优于有机降粘类温拌剂。

 

马歇尔试验

 

试验中,以未掺加温拌剂150℃击实温度的马歇尔作为基准组,最佳油石比为4.2%。分别掺加EC120、RH-1、AkzoNobel共3种温拌剂进行马歇尔试验,击实温度为125℃。

 

可以看出:掺加RH-1、AkzoNobel温拌剂125℃击实与未掺加温拌剂150℃击实的空隙率基本持平,掺加EC120温拌剂125℃击实的马歇尔空隙率则增加了0.9%,说明RH-1、AkzoNobel温拌剂较EC120的降温能力更强,在实现路面足够的压实度上更有保障。

 

 结论

 

(1)表面活性剂类温拌剂对沥青的针入度、软化点、延度、抗老化性能等无明显影响。加入有机降粘类温拌剂后,沥青的高温性能有一定的改善,但对沥青的低温抗裂性存在负面影响。表面活性剂类温拌剂的抗老化性能优于有机降粘类温拌剂。

 

(2)有机降粘类温拌剂的降粘效果受温度的影响较大,沥青60℃布氏粘度大幅增加,135℃布氏粘度大幅减小。而表面活性剂类温拌剂的降粘效果受温度的影响较小,不同试验温度的布氏粘度较原样沥青无明显变化。

 

(3)掺加温拌剂的125℃击实与原样沥青混合料150℃击实的马歇尔空隙率对比,表面活性剂类的空隙率基本持平,有机降粘类的有所增大。说明表面活性剂类较有机降粘类温拌剂的降温能力更优,在实现路面足够的压实度上更有保障。

 

(4)温拌剂的掺加有利于提高沥青混合料的高温稳定性;表面活性剂类温拌剂对沥青混合料的水稳性能、低温性能无明显影响,而有机降粘类温拌剂加入后,沥青混合料的冻融劈裂强度和最大弯拉应变均存在不同程度的下降,该类温拌剂对沥青混合料的水稳性能和低温性能不利。


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