胡耀輝

(河南中亞交建集團(tuán)有限公司，河南 平頂山 467000)

瀝青路面由于具有行車舒適性好、便于維修等優(yōu)點(diǎn)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，但是瀝青是典型的黏彈性材料，其力學(xué)性能受溫度和荷載的影響較大，特別是在高溫條件下容易產(chǎn)生高溫流變而使路面產(chǎn)生車轍變形等病害。為了提高瀝青的高溫抗變形能力，一般采用改性的方法提高瀝青的高溫穩(wěn)定性。高聚物改性是較為常用的改性方法[1-2]，例如SBS改性瀝青[3-5]、橡膠粉改性瀝青[6-9]及復(fù)合改性瀝青[10-13]都取得了廣泛的應(yīng)用。

EVA是乙烯-醋酸乙烯共聚物，一般醋酸乙烯(VA)的含量在5%～40%。與聚乙烯(PE)相比，EVA由于在分子鏈中引入醋酸乙烯單體，從而降低了高結(jié)晶度，提高了韌性、抗沖擊性、填料相溶性和熱密封性能，能夠作為瀝青的改性劑提高瀝青的高溫穩(wěn)定性。[2,14-15]

農(nóng)用大棚薄膜為EVA材質(zhì)薄膜。大棚薄膜一般采用三層共擠復(fù)合工藝吹塑而成：內(nèi)層是防霧無滴層，中層是保溫層，外層是防老化層。本文將農(nóng)用大棚薄膜作為瀝青改性劑進(jìn)行改性，并利用動(dòng)態(tài)剪切流變儀測(cè)試其流變性能，為EVA改性瀝青的應(yīng)用提供一定的理論支撐。

1 原材料性質(zhì)

1.1 基質(zhì)瀝青

本文使用的是70#A級(jí)道路瀝青，其基本性能指標(biāo)如表1所示。

表1 70#基質(zhì)瀝青基本性能指標(biāo)

1.2 大棚薄膜

本文中塑料大棚薄膜為市場(chǎng)購置，大棚薄膜中層及內(nèi)層為100%EVA材質(zhì)，外層加入了25%左右的茂金屬聚乙烯。為便于大棚薄膜與瀝青共混改性，將大棚薄膜剪成碎片后再加入瀝青中，如圖1所示。

圖1 剪碎后的塑料大棚薄膜

2 改性瀝青制備工藝

將基質(zhì)瀝青在烘箱內(nèi)加熱熔化后保溫在135±5 ℃以內(nèi)4 h以上，隨后將瀝青加熱到170 ℃并保溫1 h以上待用。再按照3%、6%、9%的摻量將改性劑摻入瀝青中，使用高速攪拌裝置在170 ℃溫度下均勻攪拌1 h，可以制得塑料大棚薄膜改性瀝青。

3 試驗(yàn)過程

3.1 動(dòng)態(tài)頻率掃描試驗(yàn)

本文使用TA公司制造的DHR-1型動(dòng)態(tài)剪切流變儀進(jìn)行頻率范圍為0.1～150 rad/s的DSR頻率掃描試驗(yàn)。測(cè)試溫度為30～60 ℃，溫度步長(zhǎng)為10 ℃，30 ℃溫度時(shí)使用8 mm平行板測(cè)定，瀝青膜厚度為 2 000 μm，在40 ℃、50 ℃以及60 ℃溫度下使用25 mm金屬平行板進(jìn)行頻率掃描試驗(yàn)，瀝青膜厚度為1 000 μm。

3.2 動(dòng)態(tài)溫度掃描試驗(yàn)

在進(jìn)行溫度掃描時(shí)，設(shè)定溫度掃描范圍為46～82 ℃，溫度步長(zhǎng)6 ℃，角頻率為10 rad/s，每個(gè)試件共測(cè)得7個(gè)溫度下的瀝青流變性能指標(biāo)。該試驗(yàn)采用25 mm平行板在瀝青膜厚度為1 000 μm條件下進(jìn)行。

4 試驗(yàn)結(jié)果及分析

對(duì)基質(zhì)瀝青和不同摻量的塑料大棚薄膜改性瀝青進(jìn)行動(dòng)態(tài)頻率掃描試驗(yàn)可以得到瀝青在不同溫度、不同頻率條件下的復(fù)模量和相位角，如圖2所示。由圖2可知：不同溫度條件下，各個(gè)試樣的復(fù)模量均隨著頻率的增加而增大，并且呈線性規(guī)律增長(zhǎng)；隨著試驗(yàn)溫度的升高，各個(gè)瀝青試樣的復(fù)模量均顯著降低，說明隨著溫度的升高，試樣的高溫抗變形能力急劇降低；隨著塑料大棚薄膜摻量的增加，改性瀝青的復(fù)模量得到明顯提高，相位角逐漸變小，60 ℃溫度和100 rad/s頻率條件下，9%摻量的改性瀝青的復(fù)模量是基質(zhì)瀝青的11.56倍，相位角由78.2°變?yōu)?3.1°，說明添加塑料大棚薄膜能夠顯著改善基質(zhì)瀝青的高溫抗變形能力。

圖2 動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)結(jié)果

圖3 瀝青動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)結(jié)果等值線圖

對(duì)基質(zhì)瀝青和不同摻量的塑料大棚薄膜改性瀝青進(jìn)行溫度掃描試驗(yàn)可以得到不同瀝青試樣流變性能隨溫度變化的曲線，復(fù)模量、相位角及經(jīng)計(jì)算得到的車轍因子與試驗(yàn)溫度、改性劑摻量的等值線圖如圖3所示。

由圖3可知：添加了塑料大棚薄膜的改性瀝青的復(fù)模量和車轍因子均隨著改性劑摻量的增加而逐漸變大，隨著溫度的升高而降低，其高溫穩(wěn)定性得到了提高，但是隨著改性劑摻量的增加，其復(fù)模量和車轍因子增加的幅度減小；隨著改性劑摻量的增加和溫度的降低，其相位角逐漸變小，并且在低摻量和高溫條件下的相位角的變化梯度較大。

5 結(jié)論

(1)不同溫度條件下，基質(zhì)瀝青及塑料大棚薄膜改性瀝青的復(fù)模量均隨著頻率的增加而增大，并且呈線性規(guī)律增長(zhǎng)；隨著試驗(yàn)溫度的升高，各個(gè)瀝青試樣的復(fù)模量均顯著降低，其高溫抗變形能力急劇降低。

(2)隨著塑料大棚薄膜改性劑摻量的增加，改性瀝青的復(fù)模量得到明顯提高，相位角逐漸變小，說明添加塑料大棚薄膜能夠顯著改善基質(zhì)瀝青的高溫抗變形能力。

(3)隨著塑料大棚薄膜改性劑摻量的增加，其復(fù)模量和車轍因子均隨著改性劑摻量的增加而逐漸變大，隨著溫度的升高而降低，其高溫穩(wěn)定性得到了提高，但是隨著改性劑摻量的增加，其復(fù)模量和車轍因子增加的幅度減?。浑S著改性劑摻量的增加和溫度的降低，其相位角逐漸變小，并且在低摻量和高溫條件下的相位角的變化梯度較大。