摘要:系統研究了不同摻量下硅藻土改性瀝青的感溫性、高溫性能等常規性能,并進一步借助BBR試驗對硅藻土改性瀝青的低溫流變性能進行了評價。研究發現:將硅藻土作為一種改性劑加入到瀝青中,能夠改善瀝青的感溫性、高溫性能、低溫性能等性能,并且當摻量為11%時,硅藻土對瀝青的感溫性、高溫性能、低溫性能改善效果均較好。
關鍵詞:硅藻土改性瀝青;常規性能;低溫流變性能
Abstract: The system has a different dosage under the diatomite modified asphalt temperature susceptibility, high temperature performance and general performance, and further with the BBR tests were evaluated on the low-temperature rheological properties of the diatomite modified asphalt. The study found that: diatomaceous earth as a modifier added to asphalt to improve the performance of the asphalt temperature, high temperature performance, low-temperature performance, and when the content is 11%, diatomaceous earth sense of asphalt temperature, high temperature performance, low temperature performance improvement are good.
Key words: Diatomite modified asphalt; regular performance; low temperature rheological properties
中圖分類號:TU528.42 文獻標識碼: A 文章編號:
1. 引 言
隨著交通量的不斷增長,車輛大型化、交通渠化和超載嚴重化等問題導致瀝青路面的車轍、開裂、剝落等病害日益嚴重,瀝青路面的應用前景面臨著嚴峻考驗[1]。利用改性劑對瀝青進行改性,以提高瀝青的路用性能,能夠很好的解決這一問題。改性劑分為有機和無機兩類:有機改性劑,即各種聚合物改性劑如SBS、SBR、PE、EVA等;無機改性劑,如硅藻土、碳黑、硫磺、玻璃纖維、石棉以及木質纖維等[2-3]。硅藻土作為一種無機改性劑,生產工藝簡單、價格低廉、性能優良、儲量豐富,將其摻加到瀝青中,可改善瀝青及其混合料的高溫穩定性、低溫抗裂性,提高水穩性、抗疲勞性和抗老化性[4-5]。硅藻土改性瀝青的上述優點,必將使其具有廣泛的應用前景。
2. 常規試驗
選取9%,11%,13%,15%四個摻量(外摻)的硅藻土改性瀝青,并測試其相應的針入度、軟化點、延度,以評價硅藻土改性瀝青的常規性能,測試結果見表3。
表3 硅藻土改性瀝青的三大指標
項目 |
針入度(100g,5s, 0.1mm) |
軟化點(℃) |
5℃延度(cm) |
15℃ |
25℃ |
30℃ |
基質瀝青 |
25 |
84 |
155 |
46.7 |
14.6 |
9% |
21 |
67 |
109 |
54.8 |
7.6 |
11% |
20 |
63 |
102 |
56.0 |
6.4 |
13% |
20 |
61 |
100 |
55.1 |
5.9 |
15% |
19 |
59 |
99 |
54.8 |
4.9 |
根據四種硅藻土改性瀝青的15℃、25℃、30℃針入度,對其相關性能指標進行計算,其結果如圖1、圖2、圖3所示。
2.1 感溫性分析
采用PI值作為硅藻土改性瀝青感溫性的評價指標[6],其隨摻量的變化規律如圖1所示。
由圖1可知,所有硅藻土改性瀝青的PI值均大于基質瀝青,說明硅藻土的加入能夠改善瀝青的感溫性。硅藻土改性瀝青的PI值隨摻量的增加而略有降低,但變化不大,表明摻量對硅藻土改性瀝青的感溫性影響不大。
2.2 高溫性能分析
以25℃針入度,軟化點和當量軟化點T800作為高溫性能評價指標,其隨摻量的變化規律見圖2中1)和2)。
(1)由圖2中1)可以看出,硅藻土改性瀝青的針入度均明顯小于基質瀝青,并且隨著摻量增大,硅藻土改性瀝青的針入度呈減小趨勢,但摻量在11%~15%范圍內,針入度基本相同。
(2)分析圖2中2)可知,硅藻土改性瀝青的軟化點和當量軟化點T800均明顯大于基質瀝青,并且隨著摻量增大,軟化點和當量軟化點T800均呈現出先增大后減小的趨勢,在摻量為11%的時候達到峰值,但在摻量超過11%時,曲線已基本趨于平緩,較小趨勢不明顯。
(3)綜合分析25℃針入度,軟化點和當量軟化點T800隨摻量的變化規律可知,硅藻土的加入能夠改善瀝青的高溫性能,并且隨硅藻土摻量增大,硅藻土改性瀝青的高溫性能逐步提高,但當摻量超過11%,提高程度已不明顯。
3.BBR試驗
SHRP瀝青結合料路用性能規范規定,低溫抗裂性能的試驗樣品需經過RTFO和PAV老化處理。因此,本文采用RTFO老化后的瀝青試樣進行BBR試驗(試驗溫度采用-12℃),以評價硅藻土改性瀝青膠漿的低溫性能,試驗結果繪制成圖4。
由圖4可以看出:
(1)由圖4中1)可知,硅藻土改性瀝青的勁度模量S要比基質瀝青大,并且勁度模量隨著摻量的增加而增大。這表明,硅藻土加入后,使瀝青變硬,加入的硅藻土越多,勁度模量S也就越大。
(2)從圖4中2)可以看出,基質瀝青的m值為0.442,加入硅藻土后,m值有所增大。這表明,硅藻土的加入,使得瀝青的松弛能力有所提高。但是,隨著硅藻土摻量的增加,m值有所下降,加入15%的硅藻土后,m值降至與基質瀝青基本相等。這表明,加入硅藻土會提高瀝青的松弛能力,但不能加入硅藻土太多,要有一個量的限制,否則會降低瀝青的松弛能力。但是從總體來看,m值受硅藻土摻量的影響很小,變化不明顯。
(3)綜合分析圖4中1)和2)可知,硅藻土的加入能夠提高瀝青的低溫流變性能,并且摻量11%的硅藻土改性瀝青的低溫性能更好。
4.結 論
通過對四種摻量下的硅藻土改性瀝青進行常規試驗分析和BBR試驗分析,得到以下結論:
(1)硅藻土的加入能夠改善瀝青的感溫性,但摻量對硅藻土改性瀝青的感溫性影響不大。
(2)硅藻土作為一種改性劑,能夠改善瀝青的高溫性能,并且隨硅藻土摻量增大,高溫性能逐步提高,但當摻量超過11%,提高程度已不明顯。
(3)硅藻土改性瀝青的BBR試驗表明,將硅藻土加入到瀝青中,能夠改善瀝青的低溫流變性能,并且摻量11%的硅藻土改性瀝青的低溫性能更好。
參考文獻:
[1]李旭東.硅藻土改性瀝青的應用研究[D].吉林:吉林大學,2007.
[2]鮑燕妮.硅藻土改性瀝青研究[D].西安:長安大學,2005.
[3]李佐山.硅藻土改性瀝青混合料路用性能研究. 吉林:吉林大學,2008.
[4]趙其仁、李林蓓.硅藻土開發應用及其進展.地質礦產化工,2005.
[5]姜海濤,吳少鵬,況棟梁等.有機蒙脫土改性瀝青老化性能的研究[J].武漢理工大學學報,2007,29(9):41-43.
[6]趙可、李海驄.改性瀝青感溫性評價指標的討論[J].中國公路學報,2000.,Vol,13(4).