巖瀝青復(fù)合改性瀝青SMA性能試驗(yàn)與應(yīng)用

為獲得高質(zhì)量的水泥混凝土橋面瀝青鋪裝層用膠結(jié)料,以sbs改性瀝青為基礎(chǔ),進(jìn)行了一系列高軟化點(diǎn)天然巖瀝青復(fù)合改性試驗(yàn)工作,通過常規(guī)指標(biāo)檢測(cè)及shrp瀝青性能分級(jí),對(duì)比分析了不同巖瀝青摻量對(duì)sbs瀝青復(fù)合改性效果的影響,探討了復(fù)合改性瀝青的高溫性能、低溫性能、溫度敏感性等。結(jié)果表明,巖瀝青與sbs復(fù)合改性具有更好的高溫優(yōu)勢(shì),同時(shí)低溫性能可控制在接受范圍內(nèi),是一種新型的高模量瀝青膠結(jié)料。

對(duì)巖瀝青改性瀝青的各項(xiàng)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究,經(jīng)分析得出,其各項(xiàng)性能優(yōu)于基質(zhì)瀝青;繼而又對(duì)巖瀝青改性瀝青混合料進(jìn)行了試驗(yàn)研究,研究表明:摻加巖瀝青后水穩(wěn)定性、高溫性能得到提高,低溫性能有所下降。綜合分析得出,摻加10%巖瀝青的混合料各項(xiàng)性能優(yōu)異,此摻量為最佳。

為充分發(fā)揮巖瀝青和橡膠粉各自的優(yōu)異性能,該文提出采用青川巖瀝青與橡膠粉對(duì)中海70~#基質(zhì)瀝青進(jìn)行復(fù)合改性的技術(shù)方案。通過對(duì)復(fù)合改性瀝青相關(guān)試驗(yàn)指標(biāo)對(duì)比選擇兩種性能較優(yōu)的青川巖瀝青-橡膠粉復(fù)合改性瀝青。同時(shí)與中海70~#hma、sbs改性瀝青混合料的路用性能作對(duì)比試驗(yàn),以評(píng)價(jià)復(fù)合改性瀝青混合料性能的優(yōu)劣。試驗(yàn)結(jié)果表明:復(fù)合改性瀝青混合料路用性能得到了顯著的提高；且復(fù)合改性瀝青最佳摻配比為青川巖瀝青∶橡膠粉∶基質(zhì)瀝青=7.5∶15∶72.5。

通過對(duì)巖瀝青/sbs和巖瀝青/ldpe復(fù)合改性石油瀝青三大性能指標(biāo)的研究,分析了巖瀝青和聚合物用量比的變化對(duì)改性瀝青性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:巖瀝青與sbs復(fù)合后,對(duì)改性瀝青的軟化點(diǎn)和延度有較明顯的影響,兩者均隨巖瀝青含量的提高而下降;巖瀝青與ldpe復(fù)合后對(duì)改性瀝青的軟化點(diǎn)和延度也有較明顯的影響,前者隨巖瀝青含量的提高而下降,而后者則當(dāng)巖瀝青/ldpe用量比在1∶1左右時(shí)出現(xiàn)極大值,即巖瀝青與ldpe復(fù)合后可明顯改善改性瀝青的延度;添加少量巖瀝青有利于改善sbs和ldpe在石油瀝青中的分散特性。

基于巖瀝青+sbs復(fù)合改性瀝青及混合料的路用性能,通過室內(nèi)試驗(yàn)分別對(duì)復(fù)合改性工藝、巖瀝青摻量、復(fù)合改性瀝青性能指標(biāo),復(fù)合改性瀝青混合料高溫、低溫和水穩(wěn)定性能等進(jìn)行研究。試驗(yàn)結(jié)果表明添加巖瀝青后,瀝青混合料的高溫、水穩(wěn)定性能均有改善,其中,5%的巖瀝青摻量能使混合料的高溫性能獲得較大提高,水穩(wěn)定能力得到改善,同時(shí)低溫性能也得到保證。

巖瀝青+SBS復(fù)合改性瀝青及混合料性能研究

通過sbs/巖瀝青復(fù)合改性瀝青的三大性能指標(biāo)研究,分析了巖瀝青和sbs的用量比變化對(duì)改性瀝青性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:在改性瀝青中有效成分用量不變的情況下,隨著其中巖瀝青用量比例的不斷增大,改性瀝青針入度的變化不大;改性瀝青的軟化點(diǎn)呈明顯下降的趨勢(shì),即巖瀝青與sbs復(fù)合改性對(duì)提高軟化點(diǎn)的效果不如單獨(dú)應(yīng)用sbs的效果好;改性瀝青的延度呈明顯下降的趨勢(shì),且改性瀝青的15℃延度的下降程度更為顯著。適量添加巖瀝青可在一定程度上提高sbs在基質(zhì)瀝青中的分散性。

5u北美巖瀝青是一種天然瀝青改性劑,為評(píng)價(jià)其路用性能,采用流變學(xué)方法對(duì)5u北美巖瀝青改性瀝青膠漿性能進(jìn)行了動(dòng)態(tài)溫度掃描,對(duì)改性后瀝青混合料的高溫性能與抗水損壞性能進(jìn)行了室內(nèi)評(píng)價(jià)。研究結(jié)果表明:經(jīng)5u北美巖瀝青改性后的瀝青膠漿車轍因子明顯提高,彈性增加;瀝青混合料抗車轍能力和抗水損害能力明顯改善。

隨著國(guó)內(nèi)對(duì)天然瀝青的日益重視,布敦巖瀝青改性瀝青由于其良好的技術(shù)性能而備受關(guān)注。大量的室內(nèi)試驗(yàn)分析證明,混合料摻加巖瀝青后高溫穩(wěn)定性有一定程度的提高,水穩(wěn)定性顯著提高,但是瀝青混合料低溫抗裂性能稍有降低。

通過對(duì)不同摻量的巖瀝青改性瀝青進(jìn)行shrp試驗(yàn),對(duì)巖瀝青改性瀝青的性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明:添加巖瀝青后,瀝青膠結(jié)料的抗車轍因子、抗疲勞因子以及運(yùn)動(dòng)粘度值都有顯著提高,pg高溫等級(jí)提高了1～2個(gè)等級(jí)。但低溫性能有所降低,在應(yīng)用過程中需控制好巖瀝青摻量。

測(cè)試了不同新疆巖瀝青摻量的改性瀝青針入度、軟化點(diǎn)、復(fù)數(shù)模量、相位角等技術(shù)指標(biāo),分析了新疆巖瀝青對(duì)基質(zhì)瀝青高溫性能的影響。結(jié)果表明:隨著新疆巖瀝青摻量的增加,改性瀝青的針入度減小、軟化點(diǎn)提高、車轍因子變大,改性瀝青的高溫性能得到增強(qiáng);新疆巖瀝青可改善瀝青結(jié)合料的粘彈性質(zhì),表現(xiàn)為復(fù)數(shù)剪切模量的增加和相位角的減小;根據(jù)superpave瀝青膠結(jié)料高溫性能分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),研究了新疆巖瀝青對(duì)高溫等級(jí)的增強(qiáng)效果。

采用巖瀝青改性石油瀝青是降低瀝青成本的一種方法,文中選用青川巖瀝青改性基質(zhì)sk70#瀝青方案,研究不同摻量巖瀝青對(duì)基質(zhì)瀝青的改性效果。結(jié)果表明,巖瀝青的摻入對(duì)瀝青的高溫性能和抗老化性能有明顯的提高、對(duì)瀝青的低溫性能有所降低,因而需要控制巖瀝青的摻量。

改性瀝青性能的試驗(yàn)研究——本文通過對(duì)摻加三種不同改性劑的sma混合料的性能進(jìn)行了技術(shù)指標(biāo)比較、分析了改性劑劑量等因素改性瀝青的彈性恢復(fù)、高溫穩(wěn)定性和低溫性能等路用性能進(jìn)行了研究，提出了適合該高速公路的面層結(jié)合料，也可供其他工程實(shí)際參考應(yīng)用。

以馬歇爾方法對(duì)布敦巖改性瀝青混合料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),將sbs改性瀝青與同級(jí)配下的普通瀝青混合料進(jìn)行比較,通過實(shí)體工程應(yīng)用闡述其施工工藝。經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)及實(shí)際應(yīng)用可以看出,布敦巖瀝青混合料是一種很好的改性材料,具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良等特性。

天然巖瀝青改性瀝青試驗(yàn)研究及工藝優(yōu)化——對(duì)天然巖瀝青的濕法改性工藝進(jìn)行了研究，按照常規(guī)性能指標(biāo)、superpave性能分級(jí)對(duì)不同慘量下的巖瀝青改性瀝青進(jìn)行了評(píng)價(jià)；同時(shí)利用正交實(shí)驗(yàn)法對(duì)剪切改性工藝進(jìn)行研究，優(yōu)選出巖瀝青改性瀝青的最佳工藝參數(shù)設(shè)置。

收稿日期：!""#$%%$%& 作者簡(jiǎn)介：劉樹堂（%’(&$），男，山東臨朐人，副教授，工學(xué)博士)*+,-./：012334/!456)356)78 布敦巖瀝青改性瀝青混合料試驗(yàn)研究 劉樹堂%，!，楊永順9，房建果%，9，郭忠印% （%)同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院，上海!"""’!；!)山東大學(xué)土建與水利學(xué)院，山東濟(jì)南!#""(%； 9)山東省交通廳公路局，山東濟(jì)南!#"""!） 摘要：通過電子探針檢測(cè)，測(cè)得了布敦巖瀝青的礦物組成元素主要為碳、氧、硫、硅、鎂、鋁、鈣、鉀及鐵等；微觀形態(tài) 結(jié)構(gòu)表明布敦巖瀝青中有的巖礦是多孔材料，瀝青和巖礦相互包容)瀝青組分試驗(yàn)表明，跟普通石油瀝青相比，該 種巖瀝青的瀝青質(zhì)含量很高而膠質(zhì)含量較低)不同溫度的針入度結(jié)果則揭示了布敦巖中的瀝青能明顯改善

文章采用脫油瀝青和sbs制備一種新型的復(fù)合改性瀝青,以期充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì),同時(shí)避免單摻時(shí)的缺點(diǎn),為我國(guó)瀝青路面高溫車轍病害等問題提供一種新的解決思路。結(jié)果表明:不同種類脫油瀝青的摻入均能提高改性瀝青的高溫性能,隨著脫油瀝青摻量或sbs摻量的增加,改性瀝青的軟化點(diǎn)、135℃旋轉(zhuǎn)黏度及76℃車轍因子隨之增大,瀝青混合料ac-13的60℃動(dòng)穩(wěn)定度也增大,高溫性能明顯改善；最終優(yōu)選出高溫性能優(yōu)良且技術(shù)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)明顯的脫油瀝青與sbs復(fù)合改性瀝青,其配方為:基質(zhì)瀝青:脫油瀝青c:sbs=100%∶30%∶4%。

巖瀝青改性劑與基質(zhì)瀝青具有優(yōu)良的配伍性,但不同摻量的巖瀝青對(duì)瀝青混合料的力學(xué)性能影響很大。本研究以ac-13瀝青混合料級(jí)配為基準(zhǔn),通過室內(nèi)對(duì)比試驗(yàn),對(duì)基質(zhì)瀝青混合料和不同摻量下的巖瀝青改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、疲勞耐久性等力學(xué)性能進(jìn)行研究,以期為巖瀝青改性瀝青混合料的摻量標(biāo)準(zhǔn)提供參考。

為了揭示巖瀝青改性瀝青混合料的疲勞耐久性,利用mts-810材料試驗(yàn)系統(tǒng),分別對(duì)普通重交瀝青混合料、sbs改性瀝青混合料和巖瀝青改性瀝青混合料等3種混合料進(jìn)行了不同應(yīng)力比下的疲勞試驗(yàn),建立了3種瀝青混合料的s-n疲勞方程,并對(duì)3種瀝青混合料的疲勞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較.在相同的應(yīng)力比試驗(yàn)條件下,巖瀝青改性瀝青混合料的疲勞壽命最大,普通重交瀝青混合料的疲勞壽命最小.巖瀝青改性瀝青混合料s-n疲勞方程參數(shù)k最大,n最小.研究結(jié)果表明:兩個(gè)疲勞方程參數(shù)k和n均證實(shí)了巖瀝青改性瀝青混合料具有較好的抵抗疲勞荷載的能力.在荷載水平增加相同幅度的情況下,巖瀝青改性瀝青混合料的疲勞壽命衰減量最小.在相同的級(jí)配、油石比和荷載條件下,其疲勞耐久性最好.

利用脫油瀝青(doa)生產(chǎn)道路瀝青是行之有效的技術(shù)方案?？疾炝酥苽浞绞綄?duì)doa/苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(sbs)復(fù)合改性瀝青混合料性能的影響,評(píng)價(jià)了復(fù)合改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性及疲勞性能,并分析了其經(jīng)濟(jì)性。結(jié)果表明,摻入doa能提高瀝青混合料的高溫性能,但對(duì)混合料的低溫抗裂性、疲勞性能和水穩(wěn)定性有消極影響；doa改性瀝青與sbs復(fù)合后,混合料的低溫性能、水穩(wěn)定性及疲勞性能均有所改善,高溫性能更為優(yōu)異。綜合考慮混合料的路用性能,確定合理的doa摻量為20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。doa/sbs復(fù)合改性瀝青不但保證了路用性能要求,而且還能有效地降低成本,經(jīng)濟(jì)效益顯著,可以應(yīng)用于公路工程。

天然瀝青具有高含量的瀝青質(zhì)和膠質(zhì),將其摻入石油瀝青中能夠改善基質(zhì)瀝青的組成和結(jié)構(gòu),從而使改性瀝青混合料獲得良好的路用性能。對(duì)天然瀝青復(fù)合sbs改性瀝青的性能進(jìn)行研究,研究結(jié)果表明:隨著天然瀝青摻量的增加,改性瀝青的軟化點(diǎn)呈上升趨勢(shì),黏度逐漸增大,而針入度隨著天然瀝青摻量的增加逐漸減小,天然瀝青摻量為5%時(shí),經(jīng)過適當(dāng)?shù)恼{(diào)合,可以生產(chǎn)出常規(guī)性能指標(biāo)基本符合jtgf40-2004《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》聚合物改性瀝青i-d規(guī)格產(chǎn)品。

本文就天然巖瀝青＼改性瀝青及瀝青混合料性能評(píng)價(jià)的一些課題做一簡(jiǎn)要的陳述，論述了天然巖瀝青＼改性瀝青性能評(píng)價(jià)、天然巖瀝青＼改性瀝青技術(shù)要求、天然巖瀝青＼改性瀝青混合料性能評(píng)價(jià)、確定基質(zhì)瀝青及適宜天然巖瀝青摻量等四個(gè)方面的內(nèi)容，僅供交流學(xué)習(xí)。