不同掺量高黏弹改性剂对高黏弹复合改性沥青性能影响.pdf
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1、2023年10 月石油沥青PETROLEUM ASPHALT第37 卷第5期不同掺量高黏弹改性剂对高黏弹复合改性沥青性能影响李阿坦,谭付良,林江涛,孙强,李增光(1.安徽省交通控股集团有限公司,合肥2 30 0 8 8;2.山东省交通科学研究院,山东省新型道路材料工程实验室,济南2 50 10 1)摘要:为研究不同掺量高黏弹改性剂对沥青性能影响,选取市售SBS改性沥青及高黏弹改性剂作为原材料,在室内制备不同掺量高黏弹改性剂的复合改性沥青,并对制备的复合改性沥青进行常规性能及微观相态测定分析。结果表明,随着高黏弹改性剂掺量的不断增加,复合改性沥青2 5针入度呈现下降趋势,软化点呈现出明显增加趋势
2、;高黏弹改性剂掺量增加对老化前后延度指标相对影响均较小,其数值基本取决于基础SBS改性沥青。不同高黏弹改性剂掺量下,复合高黏弹改性沥青微观相态均呈现出明显的空间网络结构,该结构主要是由SBS改性剂交联形成,高黏弹改性剂的加入会影响空间网络结构;复合高黏弹改性沥青微观显微相态界面显著,无明显化学发应现象,其改性过程以物理改性为主。关键词:道路工程高黏弹改性剂SBS改性沥青不同掺量性能微观显微相态众多研究表明 1-4,沥青胶结料使用性能是影响沥青路面运营服役水平及安全耐久的重要因素之一。近年来,随着交通量等应用条件变化,道路路面工程对沥青胶结料的高低温性能、耐久性、抗水损害等性能提出了更高的要求。
3、对于一些特殊工程,如重载交通、桥面铺装及预防养护等工程项目中,需要使用黏度更高、弹性恢复能力更好、粘结性更强的沥青胶结料。因此,满足上述使用要求的高黏弹改性沥青得到不断研究与推广应用。目前,国内众多高校、科研院所及企业等相关单位,相继开展了高黏弹沥青技术的自主研发、性能评价及工程应用等工作,主要途径是通过调整和控制改性剂种类及掺量,对高黏弹改性沥青的弹性、黏韧性、粘结特性等进行优化,实现沥青性能提升,利于高黏弹改性沥青及其复合改性沥青的应用推广 5-10 1。研究表明,高黏弹改性剂需要达到一定的掺量才能满足使用要求 。因此,开展不同掺量高黏弹改性剂对改性沥青性能影响研究,有助于了解高黏弹改性沥
4、青材料特性,有益于加强材料优选及质量控制。基于此,本研究以市售成品SBS改性沥青(I-D)、高黏弹改性剂作为原材料,开展室内高黏弹复合改性沥青的制备及性能评价,对不同掺量高黏弹改性剂对沥青性能及微观显微相态进行表征分析,以期为高粘改性沥青的工程应用提供更多的数据支撑。1原材料及制备工艺1.1原材料室内试验所用原材料主要为市售成品SBS改性沥青(I-D)、高黏弹改性剂,其主要性能测试结果分别见表1、表2。1.2制备工艺本次研究选用的高黏弹改性剂掺量分别为0%、3%、6%、9%、12%,制备工艺见图1。其中,增溶剂为催化裂化油浆,由济南炼化公司生产;稳定剂为市场常见的硫化物类稳定剂。收稿日期:2
5、0 2 3-0 2-0 7。作者简介:李阿坦(197 5一),男,本科,高级工程师,研究方向道路工程材料。E-mail:b my x 8 2 2 432 16 3.c o m。基金项目:国家自然科学基金(516 0 8 511);山东省交通运输科技创新计划(2 0 2 0 B34)。第5期为减少试验变量过多所带来的不确定性影响,室内高黏弹改性沥青均按如下过程制备:首先,称取约8 0 0 gSBS改性沥青,将其加热到165175,加入预定质量的高黏弹改性剂,按照图1所述工艺进行制备。采用FlukoFM-300高速剪切乳化机进行高速剪切,剪切速率为3000r/min,剪切2 0 min,剪切温度为
6、17 0 18 0;剪切完成后,将样品放入搅拌器搅拌,搅拌速率为8 0 0 43r/min,达到预设温度后加人稳定剂并持续搅拌发育;制备完成后,趁热立即浇注试模,然后进行相关试验检测。项目外观熔融指数(190,2.16 kg)(g(10 mi n=l)熔点/灰分含量/%李阿坦等不同掺量高黏弹改性剂对高黏弹复合改性沥青性能影响表2 高黏弹改性剂性能测试结果技术要求透明色、颗粒0.985110319表1SBS改性沥青性能测试结果检测项目技术指标检测结果针人度(2 5)(10-1mm4060PI0软化点/60延度(5)/cm20运动黏度(135)(Pas)3闪点/230溶解度/%99弹性恢复(2 5
7、)/%75储存稳定性/2.5TFOT质量损失/%针人度比(2 5)/%延度(5)/cm检测结果透明色、颗粒1.1103.70.659076.5262.031099.92910.1-1.0 1.00.00665761513测试方法目测GB/T3682.12018GB/T19466.32004GB/T 9345.12008高黏弹改性剂相容剂稳定剂SBS改性沥青2试验结果及分析2.1常规性能室内高黏弹复合改性沥青制备完成后,按照检测项目0针入度(2 5)(10-1mm)40 70软化点/90延度(5)/cm40运动黏度(135)(Pas)运动黏度(16 5)(Pas)溶解度/%弹性恢复(2 5)/%
8、TFOT质量损失/%针入度比(2 5)/%延度(5)/cm搅拌溶胀图1高黏弹复合改性沥青制备工艺相关技术标准要求对其进行常规性能指标检测,测定结果表3。不同掺量高黏弹复合改性沥青性能变化见图2。表3高黏弹复合改性沥青常规性能检测结果不同掺量/%要求3535183.388.536362.32.630.89999.839598-1.0 1.00.1537088.72522高速剪切0.799.8598-0.07588.223搅拌发育65198344.61.099.82980.17280.425成品待检948103.7386.61.399.8198-0.22182.3271247106.4456.31
9、.699.7298-0.25086.4292055(u-01)/+5045400.02.04.06.08.010.012.0掺量/%(a)5045U/(.9)40353025200.02.04.06.0掺量/%(b)864200.02.04.06.08.010.012.0掺量/%(c)100%/(0.92)90807060500.02.04.06.08.010.012.0掺量/%(d)图2 不同掺量高黏弹复合改性沥青性能变化结合表3及图2 结果对测试结果进行分析:图2(a)显示,随着高黏弹改性剂掺量不断增加,2 5针入度呈现下降趋势,软化点呈现出明显增加趋势,当掺量达到6%时,满足高黏弹石油沥
10、青1110改性沥青针人度、软化点技术要求;图2(b)显示,不同掺量高黏弹复合改性沥青的弹性恢复100能力基本相当,均为98%左右,并且当掺量在6%以下时,5延度指标变化相对较小,其数+针入度90+软化点8071009080延度+弹性恢复70608.010.012.05(S.Bd)/(O.43135运动黏度+165运动黏度21040Uo/(O.30+针入度比老化后延度2023年第37 卷值与基础SBS改性沥青相当;图2(c)显示,随着高黏弹改性剂掺量增加,运动黏度整体明显增加。当掺量超过9%时,135运动黏度呈现下降趋势;图2(d)显示,随着高粘改性剂掺量增加,老化前后针人度比、延度指标相对影响
11、均较小,其数值与基础SBS改性沥青(即掺量为0%时)基本相当,基本在2 5cm上下浮动,且当掺量达到6%时,老化后延度开始满足相应技术要求。上述结果表明,高黏弹改性剂对针入度、软化点、黏度等体现塑性、高温等特性指标影响大;对老化前后5延度、针人度比、弹性恢复等指标影响相对较小,其性能基本取决于基础SBS改性沥青。结合技术要求并考虑经济效益等综因素,分析认为6%9%掺量为高黏弹改性剂是相对适宜的掺量。2.2微观显微相态高黏弹复合改性沥青荧光显微相态观测采用蓝色激发光源,波长范围为42 0 48 5nm,观测倍数均为10 40 倍,测试结果见图3。(a)0%0(b)3%第5期图3不同掺量复合改性沥
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