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高粘助劑對高粘高彈瀝青性能的影響規律研究
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高粘助劑對高粘高彈瀝青性能的影響規律研究
2022年07月26日    閱讀量:42396    新聞來源:時敬濤  |  投稿

摘  要:利用SBS與高粘助劑復合改性工藝,考察了不同高粘助劑加量對高粘高彈瀝青常規性質的影響,利用瀝青剪切流變儀測試了較優條件下樣品在不同溫度下的G*/sinδ值,利用彎曲梁流變儀測試了樣品不同溫度下的勁度模量S和勁度模量變化率m,并與SBS與膠粉復合改性瀝青進行了性質對比。結果表明:高粘助劑與SBS復合改性制備的高粘高彈瀝青具有較好的高低溫性能和高溫儲存穩定性,PG等級達到PG88-28等級。

關鍵詞:高粘高彈瀝青;常規性能;流變性能


一引言一

目前道路瀝青材料的性能逐漸往低針入度和高粘度方向發展,如高粘高彈瀝青等具有高溫抗車轍性能并兼顧低溫抗裂性能的瀝青材料,受到市場的青睞[1-3]瀝青網sinoasphalt.com。高粘高彈瀝青是指60℃動力粘度大于20000Pa·s、25℃彈性恢復大于85%的改性瀝青,常被用于高等級公路的應力吸收層、排水路面以及橋面鋪裝等領域,能有效提高路面的高溫抗變形能力和彈性恢復能力,減少瀝青混合料的變形累積 [4] 。


本文通過不同類型聚合物復合改性制備高粘高彈瀝青產品,考察了不同類型改性劑對高粘高彈瀝青60℃動力粘度等常規性能的影響,并對優化配方條件下的樣品進行了PG等級分析,為產品的工程應用提供技術支持。


一實驗部分一

試驗原料

本試驗選用南美瑪瑞-16原油生產的70號瀝青作為基質瀝青,SBS改性劑選用中國石油獨山子石化公司生產的6302H型SBS,膠粉選用國內某廠家生產的40目膠粉,高粘助劑選用中石油燃料油有限責任公司研發的新型增粘劑(灰色粉末)?;|瀝青關鍵指標情況見表1,SBS技術指標見表2,膠粉技術指標見表3:


表1 基質瀝青性質

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表2 SBS技術指標

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表3 膠粉性質

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樣品的制備

稱取一定質量的基質瀝青和相容劑,倒入圓形容器內,將圓形容器置于加熱套內加熱至185-190℃,加入稱量好的SBS和膠粉或SBS和高粘助劑,攪拌均勻后,開啟剪切機,在4000r/min的轉速下剪切30分鐘,加入交聯劑,180℃下攪拌發育3小時,倒樣分析。


分析測試方法

樣品的針入度、軟化點、延度、粘韌性和60℃動力粘度等常規指標以及SHRP試驗分別按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG E20-2011)中所規定的方法進行測試。


一結果與分析一


高粘助劑對高粘高彈瀝青性質的影響

SBS固定加量為3%(外摻,下同),相容劑加量為4%,高粘助劑加量分別選取3%、5%、7%、9%和11%,制備高粘高彈瀝青樣品,考察高粘高彈瀝青各指標的變化情況。


針入度

高粘高彈瀝青針入度隨高粘助劑的變化如圖1所示:

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圖1 高粘助劑摻量對瀝青針入度的影響規律


由圖1可知,隨著高粘助劑加量的提高,聚合物交聯程度增大,改性瀝青的稠度增加,針入度下降。


軟化點

高粘高彈瀝青軟化點隨高粘助劑加量的變化如圖2所示:

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圖2 高粘助劑摻量對瀝青軟化點的影響規律


由圖2可知,隨著高粘助劑加量的提高,改性瀝青的軟化點升高,但是升高的幅度隨著高粘助劑加量的提高逐漸降低。


延度

高粘高彈瀝青的延度隨高粘助劑加量的變化規律如圖3所示:

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圖3 高粘助劑摻量對瀝青延度的影響規律


由圖3可知,改性瀝青的低溫延度隨著高粘助劑加量的提高先升高后降低,低溫延度存在極值點。


粘韌性和韌性

高粘高彈瀝青的粘韌性和韌性隨高粘助劑加量的變化規律如圖4所示:

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圖4 高粘助劑摻量對瀝青粘韌性和韌性的影響規律


由圖4可知,隨著高粘助劑加量的提高,改性瀝青的粘韌性先升高后降低,韌性顯著降低。


60℃動力粘度

高粘高彈瀝青的60℃動力粘度隨高粘助劑加量的變化規律如圖5所示:

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圖5 高粘助劑摻量對瀝青60℃動力粘度的影響規律


由圖5可知,高粘助劑的加入增強了改性劑的交聯程度,聚合物網狀結構的密實度增強,60℃動力粘度明顯增加。


膠粉對高粘高彈瀝青性質的影響

目前大部分生產廠使用SBS和膠粉復合改性工藝生產高粘高彈瀝青,但是由于膠粉在高溫條件發生降解,導致高粘高彈瀝青粘度不穩定,影響產品的穩定性,急需尋找替代助劑生產穩定型高粘高彈瀝青。為進一步考察高粘助劑對瀝青性能的影響,利用SBS與膠粉復合改性的工藝制備高粘高彈樣品,并選取SBS與高粘助劑改性和SBS與膠粉復合改性兩種工藝條件下制備的60℃動力粘度相近的瀝青樣品進行性質對比,代號分別為HVA-1和HVA-2,其中,SBS加量為4.5%,交聯劑加量為0.25%,結果如表4所示:


表4 兩種改性工藝條件下高粘高彈瀝青性質

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由表4數據可知,在60℃動力粘度相當的情況,相較于HVA-2,使用高粘助劑制備的高粘高彈瀝青HVA-1具有較高的軟化點和低溫延度,高低溫性能較好,135℃動力粘度較低,利于泵送和壓實,同時粘韌性和韌性較好;在180℃下儲存10小時后,樣品的粘度未出現明顯下降,表明該樣品的抗老化性能較好。


高粘高彈瀝青流變性能測試

PG分級中關于瀝青膠結料試驗是通過工程學原理測量物理性質,并同現場性能直接聯系在一起。瀝青在使用過程中要經歷三個階段,首先是新鮮的基質瀝青,其次是經過現場拌合過后輕微老化的瀝青,最后是路面長時間使用過后的深度老化瀝青。


動態剪切試驗(DSR)由奧地利安東帕公司生產的MCR旋轉流變儀測定, 將少量樣品放在直徑為25mm的平板夾具的下平板上,調節上平板至1000μm,用熱刀將平板周圍擠出的樣品刮凈,恒溫10min后進行流變性能測定;低溫彎曲梁試驗(BBR)由美國cannon公司生產的TE型流變儀進行測定,先將瀝青試樣制成6.25×12.5×125mm的小梁,在某一負溫條件下用980mN的荷載進行加載,測試加載一定時間后的撓度和蠕變勁度S(t)等參數。結果如表5所示。


表5 高粘高彈瀝青PG分級測試結果

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由表5數據可知,HVA-1的PG等級達到PG88-28等級,高低溫性能優良,適用的溫度區域更廣。


一 結論一

(1)隨著高粘助劑加量的提高,瀝青中的聚合物交聯程度提高,網絡結構密實度提高,高粘高彈瀝青的60℃動力粘度增大,高溫性能增強;

(2)高粘助劑與SBS復合改性瀝青具有較好的高溫穩定性,能夠抵抗高溫儲存條件下的性能衰減;

(3)高粘助劑制備的高粘高彈瀝青的PG等級達到PG88-28等級,高低溫性能兼顧,適用區域廣。


參考文獻

[1] 豆懷兵,陳拴發,祝斯月等. 高粘改性瀝青膠漿粘彈特性研究[J]. 武漢理工大學學報,2014,36(4):53-57.

[2] 葉偉. 高粘改性瀝青及排水性瀝青混合料的路用性能對比試驗研究[J]. 石油瀝青,2018,32(1):38-42.

[3] 熊子佳,程金梁,鄧成等. 高粘改性劑對瀝青及OGFC混合料性能的影響[J]. 大連交通大學學報,2017,38(5):94-97.

[4] 黃紹龍,金帆,李明等. 活性橡膠粉改性高粘度改性瀝青的開發[J]. 中外公路,2015,35(1):268-271.

標簽:綜合論文,技術中心,瀝青混凝土
免責聲明: 本文僅代表作者本人觀點,與中國瀝青網無關。本網對文中陳述、觀點判斷保持中立,不對所包含內容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請讀者僅作參考,并請自行承擔全部責任。本網轉載自其它媒體的信息,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一周內進行,以便我們及時處理。郵箱:23341570@qq.com
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