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        復(fù)合改性瀝青的主要技術(shù)性能

        2022-06-07 09:09:14趙廣生
        黑龍江交通科技 2022年4期

        趙廣生

        (哈爾濱市賓縣交通局貨運(yùn)站,黑龍江 哈爾濱 150400)

        0 引 言

        對(duì)基質(zhì)瀝青摻入適量的添加劑,指標(biāo)高性能的改性瀝青是提高瀝青混合料性能的常用方法,納米膨潤(rùn)土是一種良好的改性瀝青添加劑,可以有效提高瀝青的高溫性能。但納米膨潤(rùn)土的摻入對(duì)于瀝青混合料的低溫性能有負(fù)面影響,瀝青的延度會(huì)隨著納米膨潤(rùn)土摻量的增大而減小。而SBR(丁苯橡膠)是一種高分子橡膠材料外摻劑,在瀝青中加入SBR可以有效改善瀝青的低溫抗裂性,對(duì)瀝青的柔韌性也具有改善效果。本文在先前研究的基礎(chǔ)上,以納米膨潤(rùn)土最佳摻量時(shí)的改性瀝青為基礎(chǔ),系統(tǒng)研究SBR摻量對(duì)復(fù)合改性瀝青針入度、軟化點(diǎn)、延度指標(biāo)的影響規(guī)律,確定SBR的最佳摻量,得出高性能的納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青,進(jìn)而提高瀝青路面的使用性能。

        1 原材料性質(zhì)

        1.1 基質(zhì)瀝青

        本文試驗(yàn)采用的基質(zhì)瀝青為倫特70#,其主要技術(shù)性能如表1所示。

        1.2 SBR

        本文采用兩種SBR改性劑分別進(jìn)行試驗(yàn),一種為液體SBR(SBR-A),另一種為固體粉末(SBR-B),兩種SBR的主要技術(shù)指標(biāo)分別如表2、表3所示。

        表2 SBR-A的技術(shù)指標(biāo)

        表3 SBR-B的技術(shù)指標(biāo)

        1.3 納米膨潤(rùn)土改性瀝青

        試驗(yàn)研究結(jié)果表明,有機(jī)納米膨潤(rùn)土產(chǎn)量為4%時(shí),納米膨潤(rùn)土改性瀝青的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性能最佳,因而本文研究的納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青是以有機(jī)納米膨潤(rùn)土摻量為4%時(shí)改性瀝青為基礎(chǔ),進(jìn)而摻加不量的SBR進(jìn)行復(fù)合改性。納米膨潤(rùn)土改性瀝青的主要技術(shù)指標(biāo)如表4所示。

        表4 納米膨潤(rùn)土改性瀝青的技術(shù)指標(biāo)

        2 試驗(yàn)方案

        將納米膨潤(rùn)土改性瀝青加熱至加熱170~180 ℃,摻量分別為0%、4%、6%、8%和10%的SBR,開(kāi)啟高速剪切乳化機(jī),進(jìn)行攪拌,轉(zhuǎn)速為5 000轉(zhuǎn)/min,持續(xù)30 min結(jié)束;繼續(xù)控制瀝青的溫度在170~180 ℃,并且人工攪拌30 min以確保改性瀝青發(fā)育良好。

        3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

        3.1 針入度

        根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)方法,測(cè)得不同SBR摻量情況下,納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青的針入度試驗(yàn)結(jié)果,如圖1所示。

        圖1 SBR摻量對(duì)針入度的影響規(guī)律

        試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著SBR摻量的增大,納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青的針入度逐步降低。說(shuō)明有SBR能明顯改善改性瀝青的高溫性能。相對(duì)于基質(zhì)瀝青和僅摻4%有機(jī)膨潤(rùn)土的納米膨潤(rùn)土改性瀝青而言,當(dāng)SBR-A摻量為6%時(shí),納米針入度分別降低了膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青的25 ℃針入度分別降低了9.7%和4.0%,而當(dāng)SBR-B摻量為6%時(shí),復(fù)合改性瀝青的25 ℃針入度分別降低11.1%和5.3%。這主要是因?yàn)镾BR是一種橡膠制品,將其摻入瀝青后,可以改善瀝青的黏度,使得針入度降低,高溫性能提高。另外,SBR-B對(duì)針入度的影響大于SBR-A。

        3.2 軟化點(diǎn)

        試驗(yàn)測(cè)得不同SBR摻量情況下,納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青的軟化點(diǎn),如圖2所示。

        圖2 SBR摻量對(duì)軟化點(diǎn)的影響規(guī)律

        從圖2中的試驗(yàn)結(jié)果可以看出,納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青的軟化點(diǎn)隨著SBR的摻量的增大而提高,并且當(dāng)SBR摻量超過(guò)6%之后,軟化點(diǎn)上升趨勢(shì)變緩慢。因?yàn)殡S著SBR的摻量增大,改性瀝青的黏度增大,軟化點(diǎn)提升,而SBR本身是一種橡膠產(chǎn)品,受自身熔點(diǎn)限制,當(dāng)摻量達(dá)到一定程度之后,復(fù)合改性瀝青的軟化點(diǎn)提升速度變得緩慢。

        3.3 延度

        試驗(yàn)測(cè)得不同SBR摻量時(shí),納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青10 ℃時(shí)的延度,如圖3所示。

        圖3 SBR摻量對(duì)延度的影響規(guī)律

        圖3的試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著SBR的摻量的增大,納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青的延度先增大后減小,在6%摻量時(shí)達(dá)到最大,此時(shí)低溫性能最佳,超過(guò)此摻量后延度稍有降低。這主要是因?yàn)?,隨著SBR摻入量的增加,納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青的黏度、低溫時(shí)的韌性和抵抗裂縫生成的能力均增大,但當(dāng)摻量超過(guò)一定劑量之后,SBR在瀝青基體中的存在形式由剝離型變?yōu)椴鍖有?,穩(wěn)定性增大,而低溫抗裂性能和韌性降低,表現(xiàn)為納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青的延度先增大后減小。同時(shí),相同摻量情況下,SBR-B對(duì)復(fù)合改性瀝青的延度增大值明顯大于SBR-A;相對(duì)于SBR摻量為0%的延度,在摻量為6%時(shí),兩種SBR的納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青的延度分別提高了9.1%和19.7%。

        因而,綜合考慮不同SBR摻量情況下改性瀝青針入度、軟化點(diǎn)、延度瀝青三大指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果,可以確定納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青中的SBR最佳摻量為6%。

        4 結(jié) 論

        針對(duì)納米膨潤(rùn)土改性瀝青的低溫性能缺陷,本文采用兩種SBR作為復(fù)合改性劑,對(duì)納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青的軟化點(diǎn)、針入度和延度進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究,確定了SBR的最佳摻量。主要結(jié)論如下。

        (1)納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青的針入度隨著SBR摻量的增大而降低。說(shuō)明有SBR能明顯改善改性瀝青的高溫性能。相對(duì)于基質(zhì)瀝青和僅摻4%有機(jī)膨潤(rùn)土的納米膨潤(rùn)土改性瀝青而言,當(dāng)SBR-A摻量為6%時(shí),納米針入度分別降低了膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青的25 ℃針入度分別降低了9.7%和4.0%,而當(dāng)SBR-B摻量為6%時(shí),復(fù)合改性瀝青的25 ℃針入度分別降低11.1%和5.3%。

        (2)納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青的軟化點(diǎn)隨著SBR的摻量的增大而提高,并且當(dāng)SBR摻量超過(guò)6%之后,軟化點(diǎn)上升趨勢(shì)變緩慢。

        (3)納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青的延度先增大后減小,在6%摻量時(shí)達(dá)到最大,此時(shí)低溫性能最佳,超過(guò)此摻量后延度稍有降低。

        (4)綜合考慮不同SBR摻量情況下改性瀝青針入度、軟化點(diǎn)、延度瀝青三大指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果,可以確定納米膨潤(rùn)土-SBR復(fù)合改性瀝青中的SBR最佳摻量為6%。

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