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胶粉对基质沥青路用性能的影响研究.pdf
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1、Aug.2023年8 月Shanxi Science&Technology of TransportationNo.4第4期(总第2 8 3期)山西交通科技胶粉对基质沥青路用性能的影响研究梁毓珂(山西省公路局长治分局,山西长治046600)摘要:为研究脱硫胶粉改性沥青相对普通胶粉改性沥青的优越性,对两种沥青开展了红外光谱测试、黏度试验、存储稳定性试验、高温性能试验、老化性能试验,分析了两种沥青路用性能的优劣。结果表明:两种胶粉改性沥青生产过程物理共混占主导;脱硫胶粉改性沥青的拌和温度、压实温度明显低于普通胶粉改性沥青;静止状态下两种胶粉改性沥青离析均很严重,但通过搅拌,脱硫胶粉的性能恢复速度远
2、快于普通胶粉改性沥青;RTFOT脱硫胶粉改性沥青的车辙因子大于普通胶粉改性沥青,但普通胶粉改性沥青的抗老化性能优于脱硫胶粉改性沥青。关键词:公路工程;脱硫胶粉;改性沥青;性能试验中图分类号:U414.75文献标识码:A文章编号:10 0 6-352 8(2 0 2 3)0 4-0 0 0 8-0 4Study on InfluencesofRubberPowderonRoadPerformanceof Matrix AsphaltLIANGYuke(Changzhi Branch of Shanxi Provincial Highway Bureau,Changzhi,Shanxi 04660
3、0,China)Abstract:To study the superiority of desulfurized rubber powder modified asphalt over ordinary rubberpowder modified asphalt,this paper conducted the infrared spectroscopy test,viscosity test,storage stabilitytest,high-temperature performance test,and aging performance test to analyze the ad
4、vantagessanddisadvantages of these two types of asphalt.The results showed that the physical blending dominated theproduction process of the two types of rubber powder modified asphalt.The mixing temperature andcompaction temperature of desulfurized rubber powder modified asphalt were significantly
5、lower than those ofordinary rubber powder modified asphalt.Under the static state,the segregation of these two asphalts wassevere,but through the mixing,the performance recovery of desulfurized rubber powder modified asphalt wasfaster than that of ordinary rubber powder modified asphalt.The rutting
6、factor of the RTFOT desulfurizedrubber powder modified asphalt was larger than that of ordinary rubber powder modified asphalt,while theaging performance of ordinary rubber powder modified asphalt was better than that of desulfurized rubberpowder modified asphalt.Key words:highway engineering;desulf
7、urized rubber powder;modified asphalt;performance test0引言胶粉改性沥青相对基质沥青而言,具有明显的高温性能优势,它充分利用了废旧轮胎,环保效益明显。但是在使用过程中,胶粉改性沥青也具有明显的缺陷,主要表现为胶粉对基质沥青的低温性能提升明显低于高温性能。胶粉改性沥青施工时,施工难度较大,同时,胶粉中含有大量的硫化物,施工过程中对周边环境及施工人员健康影响较大。另外,普通橡胶粉在与基质沥青混合时,不容易发生溶胀,进而导致胶粉和沥青混溶难度比较大,再加上橡胶粉和基质沥青之间的反应较小,无法形成稳定的三维网络结构,最终导致胶粉改性沥青的存储稳定性
8、差。脱硫胶粉采用一定的手段将硫化胶联键断裂,最终使胶粉的性能趋于稳定 2 。大量学者研究了采用干法制备胶粉改性沥青混合料,夏娟等 3 研究了基质沥青与橡胶粉在高温状态下的作收稿日期:2 0 2 2-12-2 7;修回日期:2 0 2 3-0 3-15作者简介:梁毓珂(19 8 7 一),女,山西长治人,工程师,2 0 12 年毕业于中央广播电视大学土木工程专业。梁毓珂:胶粉对基质沥青路用性能的影响研究2023年第4期用机理,采用布氏黏度仪对胶粉改性沥青的各项指标进行了研究,发现脱硫胶粉改性沥青的黏度低于普通胶粉改性沥青;吕泉等 4 研究了脱硫胶粉与基质沥青的相容性能,得出脱硫胶粉可以完全溶解于
9、基质沥青,并且与基质沥青的相容性强。徐全鹏等5得出脱硫胶粉/SBS复合改性沥青的感温性降低,脱硫胶粉掺量18%、S BS 掺量3%的复合改性沥青的性能最优。目前,大部分学者都对脱硫胶粉改性沥青开展了各方面的研究,但尚未系统地从两种胶粉改性沥青的红外光谱、黏度变化、存储稳定性、抗老化性、耐高温性等方面进行研究,评价脱硫胶粉的路用性能。1原材料1.1基质沥青选用埃索9 0 号A级基质沥青为研究对象,其指标均满足规范 6 要求。基质沥青性能见表1。表190号A级基质沥青性能试验项目测试结果技术要求针入度(2 5,5s,100g)/0.1mm91.080100软化点(TR&B)/4544延度(5cm/
10、min,10)/c m35.0301.2胶粉试验用胶粉为普通30 目胶粉和脱硫30 目胶粉两种。普通胶粉采用货车轮胎全胎磨碎而成。脱硫胶粉采用双连杆剪切脱硫法制作而成。1.3矿粉矿粉采用石灰岩磨细制作而成,技术要求符合规范要求,0.0 7 5mm通过率为8 1%,矿粉检测结果见表2。表2 矿粉检测结果检验项目项目要求检验值表观密度/gcm)2.52.663含水量/%10.3外观无团粒结块无团粒结块亲水系数10.6塑性指数43加热安定性实测记录无明显变化0.6 mm100100粒度范0.3 mm99.5围/%0.15 mm9010091.70.075 mm7510081.02试样制备2.1普通胶
11、粉改性沥青的制备将基质沥青加热到18 0,随后加人普通胶粉,普通胶粉掺量为内掺2 2%,通过普通搅拌机搅拌30 min溶胀,再用40 0 0 r/min高速剪切机剪切6 0 min,最后再用普通搅拌机搅拌30 min发育,即可制成胶粉改性沥青。将基质沥青加热到17 0,加人基质沥青内掺质量22%的脱硫胶粉,用普通搅拌机搅拌30 min溶胀,再用高速剪切机剪切6 0 min,最后用普通搅拌机搅拌30 min发育即可制作成脱硫胶粉改性沥青。2.2胶粉沥青胶浆的制备基质沥青加热到150,普通胶粉沥青加热到180,脱硫胶粉沥青加热到17 0,按照2.5的粉胶比,将矿粉缓慢加人并均匀搅拌,直至胶浆均匀、
12、无色差为止。3试验及分析3.1红外光谱分析采用傅立叶红外变换光谱仪对9 0 号基质沥青、脱硫胶粉改性沥青、普通胶粉改性沥青进行扫描试验,对比3种沥青红外光谱图谱,对比结果见图1。普通胶粉改性沥青基质沥青4000350030002500200015001000波数/cm-1脱硫胶粉改性沥青基质沥青4000350030002500200015001000波数/cml图1基质沥青与普通胶粉改性沥青、脱硫胶粉改性沥青透过率图两种改性沥青相较基质沥青来讲,在2 36 3cm处均存在波峰消失,而2 36 3cm处基质沥青主要表现为C=C的伸缩振动,两种改性沥青在此处均无振动,表明两种改性沥青均发生化学反应
13、,形成了新的化学键,另外,两种改性沥青与基质沥青的基本走势相同,加入的两种胶粉对基质沥青尚未发生较为剧烈的化学反应。3.2黏度分析现有规范中改性沥青的拌和温度和压实温度不是以黏温曲线确定,而是采用普通沥青的施工温度增加约2 0 得来,这就使不同改性沥青的温度确定具有了很大的不确定性,依据单双成等 7 的研究成果,改性沥青及其胶浆的黏度变化规律与基质沥青不同,采用沥青胶浆的黏度/温度变化规律确定拌和温度和压实温10山西交通科技2023年第4期度更接近实际。所以,采用规范中基质沥青拌和黏度(0.170.02)Pas和压实黏度(0.2 8 0.0 3)Pas作为切人点,导出基质沥青的拌和压实温度,在
14、沥青胶浆图中查找基质沥青的拌和黏度、压实黏度,再以此拌和黏度、压实黏度分别查出对应的各改性沥青的拌和温度、压实温度。16141210864290110130150170温度/a.基质沥青+基质沥青胶浆一胶粉改性沥青胶浆脱硫胶粉改性沥青胶浆110130150170190210温度/b.沥青胶浆图2基质/改性沥青胶浆黏度图由图2 可知,基质沥青拌和黏度(0.17 0.0 2)Pas和压实黏度(0.2 8 0.0 3)Pas时,对应的拌和温度为153160,压实温度为140 145.8。将以上温度带人图2 b中,得出基质沥青胶浆的拌和黏度为0.9 1.29Pas,压实黏度1.8 7 2.5Pas。黏
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