劉囡囡
(青島富林達(dá)路橋工程有限公司,山東 青島 266000)
瀝青路面在運(yùn)營過程中會(huì)不同程度的出現(xiàn)車轍、擁包、推移、坑洞、唧漿、網(wǎng)裂等病害,使瀝青路面的使用性能迅速下降,大大降低了公路的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
目前提高瀝青路面高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)性的方法和措施包括調(diào)整瀝青混合料的礦料級(jí)配、采用改性瀝青及改性瀝青混合料、加強(qiáng)瀝青路面的材料控制與施工控制等途徑。這些措施在一定程度上對(duì)瀝青路面所面臨的問題有所改善,但是如何尋求一種經(jīng)濟(jì)、有效的途徑來解決該問題仍備受關(guān)注。高模量硬質(zhì)瀝青的開發(fā)和應(yīng)用為瀝青路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和使用提供了原材料,選擇適宜的原料是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)瀝青最經(jīng)濟(jì)的手段。通過直溜、氧化、調(diào)和、溶劑脫瀝青、改性和乳化六種工藝,可以在一定程度上改善瀝青的性能。瀝青生產(chǎn)的氧化工藝是在一定條件下,通過使其組成發(fā)生變化,使瀝青向軟化點(diǎn)升高、針入度增大的瀝青轉(zhuǎn)化,形成低標(biāo)號(hào)瀝青。從化學(xué)組成變化來看,氧化工藝可使原料中的膠質(zhì)和芳香烴的總量下降,瀝青質(zhì)含量上升,使瀝青變稠變硬。通過直溜、氧化兩種工藝對(duì)基礎(chǔ)原油進(jìn)行瀝青的性能優(yōu)化,研究其性能。
用于表征瀝青感溫性能的指標(biāo)很多,常用的有針入度指數(shù)PI、針入度黏度數(shù)PVN、黏溫指數(shù)VTS。其中,黏溫指數(shù)與材料本質(zhì)上的流動(dòng)活化能直接相關(guān),直接反映了黏度隨溫度的變化程度,較好地反映出材料的溫度敏感性;而針入度指數(shù)是建立在經(jīng)驗(yàn)性試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,試驗(yàn)誤差較大。采用黏溫指數(shù)VTS進(jìn)行分析,瀝青基礎(chǔ)試驗(yàn)[1]數(shù)據(jù)見表1。
表1 兩種工藝下的瀝青的指標(biāo)數(shù)據(jù)
從表1中可以看出,氧化工藝下瀝青的軟化點(diǎn)明顯高于直溜工藝的瀝青軟化點(diǎn),反映出氧化工藝下的高溫感溫性能比較差,同時(shí)從黏溫指數(shù)VTS可以看出,氧化工藝下的瀝青中的瀝青質(zhì)含量增加,混合體系極性增強(qiáng),組成大分子的作用力增大,具有較強(qiáng)的抗高溫性能。
對(duì)兩種工藝下的瀝青進(jìn)行動(dòng)態(tài)模量剪切試驗(yàn)和低溫彎曲小梁試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見表2。
表2 兩種工藝下動(dòng)態(tài)模量剪切和低溫彎曲小梁試驗(yàn)
從表2中可以看出,氧化工藝所得瀝青產(chǎn)品PG分級(jí)可以達(dá)到82~16,塑性達(dá)到98,其高溫性能明顯優(yōu)于直溜工藝。
采用兩種工藝下的瀝青產(chǎn)品,石料采用玄武巖,進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn),成型SMA-13型瀝青混合料,其高溫抗車轍性、水穩(wěn)定性以及低溫抗裂性能等路用性能指標(biāo)見表3。
表3 兩種工藝下混合料路用性能試驗(yàn)
從表3中可以看出,氧化工藝的瀝青產(chǎn)品的瀝青混合料抗高溫性能有明顯的提高,其動(dòng)穩(wěn)定度高出40%,在瀝青混合料承受高溫以及重型荷載作用的同時(shí)具有良好的穩(wěn)定性能;其抗水損壞能力也明顯提高,在高溫性能提高的同時(shí),低溫性能也能相互兼顧,滿足指標(biāo)要求。
(1)在直溜和氧化兩種工藝下,都能改善瀝青及瀝青混合料高溫性能。(2)氧化工藝所得瀝青產(chǎn)品PG分級(jí)可以達(dá)到82~16,塑性達(dá)到98,其高溫性能明顯優(yōu)于直溜工藝。(3)氧化工藝的瀝青產(chǎn)品的瀝青混合料的路用性能最為明顯。