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                      遼寧仁泰交通科技有限公司(www.r7mn.com) 是專注于瀝青溫拌劑、交通領域新材料和新設備產品開發、設計、生產、銷售、施工于一體的高科技創新企業。

                       

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                      瀝青溫拌劑結料高溫性能研究

                      信息來源:www.r7mn.com | 發布時間:2019年04月10日

                      大量的研究表明,橡膠粉加人瀝青后改性而成的橡膠瀝青具有優異的性能,由瀝青溫拌劑鋪筑的瀝青路面有較好的抗車轍性能和抗開裂性能,并且可以降低路面的噪音,增加行車的舒適度。此外,近年來,橡膠瀝青也常用于半剛性或剛性基層與瀝青面層之間,作為應力吸收層可有效防治反射裂縫的產生和擴展。


                      雖然橡膠瀝青有良好的應用性能,但其混合料較高的生產溫度成了其不足之處,經驗表明,橡膠瀝青混合料的生產溫度比普通瀝青高出20~30℃,如此高的生產溫度加劇了對環境的污染和對能源的消耗,也加速了瀝青的老化。如果把溫拌技術引入橡膠瀝青混合料,將會有效降低其混合料的生產溫度,減少上述的負面影響,但是,溫拌技術在降低生產溫度的同時,對橡膠瀝青及其混合料的性能是否有影響,也值得關注。本文選取Asoha-min和Sasobit兩種常用的溫拌劑制備溫拌橡膠瀝青膠結料,評價其高溫性能,對溫拌橡膠混合料的評價有參考意義。



                      本次研究采用五種不同來源的基質瀝青A、B、C、D、E,采用SHRP指標進行性能評價,其中破壞溫度為DSR試樣破壞時的溫度。廢胎膠粉采用機械粉碎的方法加工,為了確保研究過程中橡膠粉的一致性,本次研究中使用的是同一批廢胎膠粉。

                      溫拌橡膠瀝青制備


                      橡膠瀝青混合料的生產有濕法和干法兩種工藝,實踐證明,干法生產的橡膠瀝青混合料在性能上不能更好地發揮橡膠材料的優勢,因此,目前以濕法為主。本研究采用濕法工藝,即在拌和之前把橡膠粉加入瀝青中,在一定溫度下進行攪拌。各環節參數為:攪拌溫度為177℃,攪拌時間為30min,攪拌方式為高速剪切,攪拌速度為700r/min,膠粉摻量為15%(相對瀝青重量)。

                       

                      選取兩種常用的溫拌添加劑。工藝1:添加Asoha-mm添加劑,摻量為膠結料重量的6%,通過攪拌儀器分散在整個橡膠瀝青膠結料中。工藝2:添加指定濃度的Sasobit顆粒,摻量為1.5%,通過剪切攪拌5min實現均勻混合。配置好的溫拌橡膠膠結料通過旋轉薄膜烘箱(RTF0)163℃下老化85min。

                      性能試驗分析

                      我國評價瀝青膠結料高溫性能的指標及方法主要有兩種,一種是采用傳統的針人度、黏度及軟化點指標,另一種是引進美國SHRP計劃中的旋轉黏度,車轍因子及破壞溫度指標。相比針人度及軟化點等指標,SHRP瀝青指標與瀝青膠結料在路面上的使用性能聯系更為緊密,因此,本次研究采用SHRP中試驗方法和指標評價溫拌橡膠瀝青的高溫性能。

                      旋轉黏度試驗時選用27號轉子,試樣重量為10.5g;DSR試驗時,膠結料試樣通過25mm平板擺動產生12%應變來測量每種溫拌橡膠瀝青膠結料的車轍因子和破壞溫度。

                       瀝青溫拌劑

                      高溫黏度

                       

                      瀝青膠結料的高溫黏度是一項重要的性能指標,它代表了膠結料的黏結能力,對瀝青混合料的拌和、壓實以及路用性能非常重要。本次試驗選擇兩個接近拌和與壓實的溫度(150℃與135℃)進行旋轉黏度測試,考慮到溫拌添加劑加人后的反應時間對膠結料的黏度有影響,對比了150℃條件下溫拌劑加人后30,60,80min膠結料的黏度。

                       

                      分析兩種溫拌橡膠瀝青膠結料150℃與135℃下的黏度發現:

                       

                      (1)未加溫拌劑時,五種橡膠瀝青的初始黏度有差異,這可能是由于不同的基質瀝青與橡膠粉的配伍性和溶脹程度不同造成的,因此,加人溫拌劑后,不同膠結料黏度的變化也有差異。

                       

                      (2)與未加溫拌劑的橡膠瀝青相比,無論是50℃:還是135℃,Sasobit溫拌劑的添加降低了膠結料的黏度。究其原因,Sasobit是一種有機固體蠟,它加人后與橡膠瀝青中各組分間相互作用,打破重組了瀝青膠體原有的結構,引起了瀝青膠團體系分散度增加,結構尺寸減小,分散相體積減少,連續相體積增加,從而降低了橡膠瀝青的黏度。

                       

                      (3)Asoha-min溫拌劑的添加增加了膠結料的黏度。Asoha-min與Sasobit兩種溫拌劑的溫拌機理不同,Asoha-min作為一種粉末狀結晶水合物,它加人后不會與瀝青發生反應,反而由于粉末的存在會適當增大瀝青的黏度。通常所理解的Asoha-min的溫拌作用只是依靠與石料高溫拌和時,短暫的釋放結晶水造成瀝青體積膨脹,從而增加了拌和的可操作性和混合料的和易性,這也是目前Asoha-min溫拌劑常采用干法工藝的原因。

                       

                      加入溫拌劑后,150℃時不同反應時間下橡膠瀝青的黏度變化未加溫拌劑與加入溫拌劑兩種情況下,膠結料150℃的黏度基本均隨著反應時間的延長而增大。分析認為,黏度增大的現象可能主要是由于橡膠粉與熱瀝青持續反應造成的,橡膠粉改性瀝青最顯著的特點就是通過膠粉與熱瀝青之間的溶脹作用增大了膠結料的黏度,隨著時間的延長,膠粉的溶脹程度增加,瀝青中輕組分含量減少,重組分含量相對增加,造成膠結料層間流動黏滯力增大,所以,盡管有溫拌劑作用,膠結料的運動黏度仍然有適度的增大。



                      (1)短期老化前,無論是Asoha-min還是Sasobit溫拌劑,均提高了5種橡膠瀝青的高溫破壞溫度,但是經過短期老化后的溫拌橡膠瀝青,只有A,C,E基質瀝青源的膠結料的破壞溫度得到提高,B和D有略微下降,但降低不明顯。這種變化趨勢與溫拌劑的種類無關,可能是由于基質瀝青的性質以及基質瀝青與溫拌劑在老化過程中的相互作用引起的??傮w上可以表明這兩種溫拌劑的加入有利于膠結料的高溫性能。

                       

                      (2)基質瀝青種類不同,Asoha-min與Sa-sobit兩種溫拌劑對其生產的橡膠瀝青膠結料破壞溫度的提高幅度也不同,但對于由同一種基質瀝青生產的橡膠瀝青,兩種溫拌劑對破壞溫度的提高幅度沒有顯著差異,這表明,兩種溫拌劑雖然有提高膠結料高溫性能的能力,但提高幅度的大小主要受基質瀝青源影響較大,受溫拌劑種類影響較小。另外,還可以看出,初始破壞溫度低的橡膠瀝青,其加入溫拌劑后,破壞溫度仍然相對較低,這表明,基質瀝青種類是影響溫拌橡膠瀝青膠結料高溫性能主要因素。

                       

                      (3)對于每種基質瀝青源的膠結料而言,老化前后的高溫破壞溫度有變化,其中A,B和D膠結料老化前后破壞溫度差異較大,C和E膠結料差異不大。這說明C和E膠結料抗老化性優于其他膠結料,溫度敏感性降低,相對不容易變硬變脆。

                       

                      以膠結料(包括未加溫拌劑的橡膠瀝青及加溫拌劑的橡膠瀝青)老化前的破壞溫度為橫坐標,老化后的破壞溫度為縱坐標,繪制老化前后破壞溫度關系散點圖??梢钥闯?,一般來說,橡膠瀝青膠結料老化前后的破壞溫度具有線性關系,但是,相關系數僅有0.266,比較低,這可能是由于老化過程中橡膠瀝青的易變性與溫拌添加劑相互作用引起的。

                       

                      結論

                       

                      為了評估溫拌橡膠瀝青的高溫性能,用五種基質瀝青和一種膠粉改性劑(CliM)配制橡膠瀝青(摻量15%)。加人兩種溫拌劑制備溫拌橡膠瀝青膠結料,并進行短期老化。用布氏黏度計與動態剪切流變儀(DSR)測試溫拌橡膠瀝青的高溫黏度與變形性能,得到以下結論:

                       

                      a)Sasobit溫拌劑降低了橡膠瀝青膠結料50℃和135℃的黏度,Asohai-min由于添加劑的填充作用,增加了膠結料150℃和135℃的黏度;溫拌劑加人到橡膠瀝青后,反應時間延長會導致膠結料黏度發生變化,黏度增大或減小與基質瀝青的種類有關。

                       

                      b)與未加溫拌劑的膠結料相比,Asoha-mm和Sasoit的加人提高了膠結料的高溫破壞溫度,有較好的變形能力,對于同一種基質瀝青源的橡膠瀝青,兩種溫拌劑提高破壞溫度的差異不大;溫拌橡膠瀝青膠結料的高溫性能主要受基質瀝青影響,與溫拌劑種類關系不大。

                       

                      c)溫拌橡膠瀝青膠結料短期老化前與老化后的破壞溫度具有線性關系,但由于老化過程中橡膠瀝青的易變性與溫拌添加劑相互作用,相關系數較低。
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