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不同功能型瀝青改性劑對瀝青混合料高低溫性能的影響研究




摘要


通過對瀝青混合料動態模量、疲勞壽命、車轍試驗、低溫小梁彎曲試驗進行對比分析,考察了不同功能型瀝青改性劑對瀝青混合料高低溫性能的影響。采用DSC分析了改性劑對瀝青性能影響的關鍵組成因素。結果表明:高模量改性劑(EME)具有較好的高溫模量和抗車轍性能,低溫改性劑(TLM)的低溫小梁彎拉應變較大,不同功能型改性劑在提高瀝青高溫性能的同時會削弱其低溫性能,反之亦然。結合DSC分析可知,改性劑中存在的SBSPS等彈性體對瀝青混合料的低溫性能有改善,存在的PEPP對瀝青混合料的高溫性能有改善。瀝青混合料高低溫性能是各組分作用效果的綜合表現。



關鍵詞:瀝青混合料 | 改性劑 | 動態模量 | 疲勞壽命 | 高低溫性能


目前,交通的迅速發展,對瀝青路面的要求越來越高,其功能性也越來越多。改性瀝青已經被廣泛地應用于道路建設中[1],通常是將瀝青改性劑以干法直接投入到料倉中。瀝青改性劑一般為聚合物,聚合物改性瀝青能有效改善瀝青的高低溫性能和耐久性[2]。由于聚合物的種類很多,根據瀝青路面的實際問題,聚合物改性劑對瀝青性能的改善也各有側重[3]。常用的有高模量改性劑(EME)、高粘改性劑(TPS)、抗車轍劑(MB)、低溫改性劑(TLM)、全效能改性劑(AP)等。但由于聚合物與瀝青存在著配伍性,不同聚合物組成會影響到改性劑與瀝青的相互作用效果[4]。目前對不同功能型改性劑對瀝青的改性效果及其原因研究較少。

本文通過研究EME、TPS、MB、TLM、AP五種不同功能型瀝青改性劑對瀝青及混合料高低溫性能的影響,通過動態模量、疲勞壽命、車轍試驗、低溫小梁彎曲試驗進行對比分析考察不同改性劑的改性效果,并采用DSC從材料角度分析不同改性劑的主要組成特征,從而得出改性劑影響瀝青性能的關鍵因素。



試驗

原材料

1)基質瀝青:SK-70#石油瀝青,性能指標符合JTGF402004《公路瀝青路面施工技術規范》要求。

2)礦料:玄武巖集料和石灰石礦粉,由南京天印市政工程材料有限公司提供?;拘阅馨?/span>JTGE422005《公路工程集料試驗規程》進行測試,集料的基本性能均符合JTGF402004要求。

3)改性劑:EME、TPS、MB、TLM、AP,5種改性劑均為市售。其中TPS為深黃色扁圓形固體顆粒狀,直徑約為2~3mm,厚約為1mm;其余4種改性劑為黑色短柱固體顆粒,長度約3~5mm。


瀝青混合料的制備方法

1AC-13C

EME、MB、TLM、AP四種改性劑適用的混合料級配類型為AC-13C,油石比為5.0%,級配見表1。集料加熱溫度175℃,瀝青加熱溫度160℃,混合料拌合溫度175℃,改性劑以直投法加入到拌鍋中。




2OGFC-13

TPS主要功能是zeng大瀝青的黏度,提高瀝青與集料的連接作用,用于大空隙透水瀝青混合料中。其適用的瀝青混合料類型為OGFC-13,油石比為4.8%,級配見表2。集料加熱溫度和改性劑加入方法與其它4種改性劑相同。



試驗方法

1)動態模量試驗:采用***型試驗機,按照AASHTOTP62-03試驗規范的要求,用***旋轉壓實儀成型D150mm×H170mm的圓柱體試件,取芯并切割得到D100×H150mm的圓柱體實驗試件。試驗溫度為45℃,試驗頻率分別為25、20、10、5、1、0.5、0.1Hz。

2)四點彎曲疲勞壽命試驗:采用***型試驗機,按照JTGE202011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》,成型400mm×300mm×75mm的大車轍板,切割得到尺寸為380mm×50mm×63.5mm的小梁試件。試驗溫度為15℃,加載頻率為10Hz,目標拉應變取600με。采用連續偏正弦加載模式,恒應變控制,終止條件為初始彎曲勁度模量的50%對應為加載循環次數。

3)車轍試驗:按照JTGE202011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》的要求成型車轍板,尺寸為300mm×300mm×50mm。采用***型全自動車轍試驗儀測試動穩定度和zui大車轍深度。試驗溫度為60℃,輪壓為0.7MPa,橡膠輪碾壓速度為(42±1)次/min。

4)小梁彎曲試驗:采用***型試驗機,通過低溫彎曲試驗測定瀝青混合料的低溫性能。按照JTGE202011,將輪碾成型的車轍板用切割機制成尺寸為250mm×30mm×35mm的棱柱體,作為瀝青混合料小梁試件。試驗溫度為-10℃,加載速率為50mm/min。

5DSC分析:采用德國***型差示掃描量熱儀測試改性劑能量變化狀態。試驗溫度為20~200℃,升溫速率為10/min。保護氣為氮氣,流量為20mL/min,試樣量為510mg,粒徑約0.5mm。



改性劑對瀝青混合料性能的影響

對動態模量的影響

瀝青混合料的動態模量是指在周期性或非周期性動態荷載作用下,材料應力與應變的比值[5]。瀝青混合料是一種粘彈性材料,其力學響應與溫度、加載頻率有較好的相關性[6]。本試驗中EME、MB、TLM、AP的摻量均占瀝青混合料質量的0.3%,TPS摻量占瀝青混合料質量的0.6%(下同)。不同荷載頻率條件下瀝青混合料的動態模量見圖1所示。




1不同改性瀝青混合料的45℃動態模量由圖1可見:

1)相同溫度相同頻率條件下5種改性瀝青混合料的動態模量大小順序為:EMETPSMBAPLTM,在0.1Hz的低頻動態荷載下摻EME的動態模量已大于2000MPa,其它4種改性瀝青混合料的動態模量較小且接近。

2)隨著頻率的zeng大,不同改性瀝青混合料的動態模量差異zeng大。其中摻EMETPS的有較明顯的模量優勢,摻EME、TPS、MB的在0.1Hz時模量大于500MPa,且10Hz時模量大于2000MPa,滿足高模量的要求。


對疲勞壽命的影響

瀝青混合料在荷載重復作用下呈現強度衰減是其自身疲勞損傷的一種表征,當疲勞損失與耗散能累積到一定程度就會發生疲勞破壞[7]。路面層優異的疲勞性能是路面耐久性的保證[8]。對5種改性瀝青混合料進行四點彎曲疲勞試驗,結果見表3。




由表3可見:5種改性瀝青混合料的疲勞壽命大小順序為:EMEAPTPSLTMMB,摻高模量改性劑EME瀝青混合料的疲勞壽命有較明顯的優勢且其變異性較小,即在動態應力作用下,其應變衰減更緩慢,結構穩定性更強;摻全效能改性劑AP的瀝青混合料疲勞壽命次之,由于全效能是對瀝青混合料高低溫性能皆有提高,故全效能改性劑AP應為復合型改性劑,它比改性性能單一的抗車轍劑MB和低溫性能改性劑LTM的耐久性較強;高粘改性劑TPS由于其混合料結構為OGFC型,空隙率較大,雖然改性劑具有較大的粘度,但其疲勞壽命居中,因此混合料結構也是疲勞壽命的重要影響因素之一。


對抗車轍性能的影響

瀝青混合料的車轍試驗是試件在規定溫度及荷載條件下,測試試驗輪往返行走所形成的車轍變形速率,以每產生1mm變形的行走次即動穩定度表示,它能較好地反映瀝青路面在高溫季節抵抗形成車轍的能力。5種不同改性瀝青混合料的試驗結果如表4所示。




由表4可見,5種不同改性瀝青混合料的動穩定度大小順序為:MBEMETPSAPLTM。在抗車轍性能方面,抗車轍劑MB有較大的優勢,說明改性劑中有增強瀝青高溫穩定的組分存在;摻高模量改性劑EME次之,說明提高瀝青混合料模量的同時,也能提高其抗車轍性能;摻APLTM的瀝青混合料動穩定度相差不大,說明改性劑在兼顧低溫性能的同時,對瀝青混合料高溫性能的改善并不能達到較高的水平;摻高粘改性劑TPS的性能居中,是由于OGFC為骨料嵌擠型結構,加之瀝青的黏度高,其高溫條件下瀝青的變形性較小,結構的高溫穩定性較強。


對低溫小梁彎曲的影響

瀝青混合料的彎曲試驗是對規定尺寸的小梁試件,在跨中施加集中荷載至斷裂破壞,由破壞時的zui大荷載求得試件的抗彎拉強度,抗彎拉強度越大表示越不容易斷裂。由破壞時的跨中撓度求得瀝青混合料的zui大彎拉應變,表征承受zui大拉應力時的抗變形能力,兩者的比值為破壞時的彎曲勁度模量。5種不同改性瀝青混合料的試驗結果如表5所示。




由表5可見知,在-10℃的低溫條件下,5種不同改性瀝青混合料表現出不同的抗彎拉能力。zui大彎拉應變大小順序為:LTMAPEMEMBTPS,其中摻低溫性能改性劑LTMzui大彎拉應變zui大,說明改性劑的加入使瀝青混合料的低溫脆性降低、柔性增強,表現出較好的變形能力,但其強度僅為EME改性瀝青混合料的79%;EME改性瀝青混合料低溫下具有較大的抗彎拉強度,且EME改性瀝青混合料表現出彎曲勁度模量較大,驗證了其剛而硬脆的特點;zui大彎拉應變zui小的是高粘改性劑TPS改性瀝青混合料,原因在于其OGFC級配混合料空隙率較大,其強度較小,相對其他幾種易產生彎拉破壞;在低溫性能方面抗車轍劑MB和高模量改性劑EME并不占優勢。說明改性劑在提高瀝青混合料高溫穩定性和耐久性的同時一般會yi制其低溫性能改善效果,反之亦然。


DSC分析

DSC試驗是測量在溫度變化條件下試樣和參比物的熱流差與溫度的關系,該熱流差能表征樣品隨溫度變化所發生的焓變,即當樣品吸收能量時,焓變為吸熱,當樣釋放能量時,焓變為放熱。在DSC曲線中,對熔融、結晶、固-固相轉變和化學反應等的熱效應呈峰形[9]。為從材料本身的角度區分5種改性劑,測試了改性劑在20~200℃之間的能量變化,結果如圖2所示。




由圖2可見,在20~200℃的熔融曲線上,TPS沒有明顯的吸熱峰,其曲線近于一條直線,說明其為無定形態的物質。而其它4種改性劑均有明顯的吸熱峰,是含有結晶態的物質。

LTM的吸熱峰在55℃附近,其主要聚合物基體可能為EVA,但EVA并不能對瀝青混合料的低溫性能有較好的改善,因此LTM可能只是以EVA為主要基體,加之其他彈性體聚合物材料產生改善低溫性能的效果。AP、MBEME均在125℃附近出現吸熱峰,其對應的可能為PE類物質,但其吸熱峰面積不同,說明PE的結晶度不盡相同。其中MB160℃附近還出現1個吸熱峰,說明MB中可能存在熔點較高的PP組分。AP80℃和110℃附近分別出現1個階梯狀吸熱峰,其可能是PSPMMA的玻璃化轉變溫度,而PS通常與SBS協同改性瀝青[10],提高瀝青及混合料的高低溫性能。結合混合料性能實驗可知,改性劑中可能存在SBS等此類彈性體[11],通過在瀝青中形成網狀結構從而改善瀝青混合料的低溫性能[12],存在的PEPP對瀝青混合料的高溫性能有改善[13]。



結語


1)高模量(EME)改性瀝青混合料具有動態模量高、抗車轍性能好的特點,疲勞壽命達到86099次,具有較好的耐久性。在低溫條件下表現彎拉強度較高,表現出剛而硬脆的特點??管囖H劑(MB)改瀝青混合料的動穩定度達到9186/mm,具有較好的抗車轍性能。

2)全效能改性劑(AP)和低溫性能改性劑(LTM)兩者在改性瀝青混合料低溫性能方面有較大優勢,其zui大彎拉應變分別達到了2824、3684με,而在高溫性能方面并不突出。高黏度改性劑(TPS)由于能使瀝青具有較高黏度,加之OGFC混合料結構類型特點,其具有較高的動態模量和耐久性。

3)改性劑在提高瀝青混合料高溫穩定性和耐久性的同時一般會yi制其低溫性能改善效果,反之亦然。改性劑中可能存在的SBSPS對瀝青混合料的低溫性能有改善,存在的PEPP對瀝青混合料的高溫性能有改善。

4DSC測試中的融熔溫度并不能準確地反映聚合物組成,加之瀝青與改性劑成分的復雜性,改性瀝青的作用機理用DSC測試尚不能jing準地表現出來,還需進一步試驗研究。

 

參考文獻:

[1]郭淑華,曾赟.聚合物對改性瀝青性能影響的綜合評價[J].公路交通科技,20033):5-9.

[2]黃衛東,呂偉民,李套嶺.國外聚合物改性瀝青的研究與應用[J].國外公路,19994):44-49.

[3]沈金安.論聚合物改性瀝青的發展方向[J].公路交通科技,19981):6-11.

[4]劉克,杜潔.聚合物-瀝青反應性共混母料改性瀝青技術原理[J].新型建筑材料,2009,366):74-77.

[5]羊明.瀝青混合料動態模量研究[D].長沙:長沙理工大學,2007.

[6]Development and uses of hard grade asphalt and of high modulus asphaltmixes in France[J]. Transportation Research Circular,2001,50312-31.

[7]虞將苗,張肖寧.瀝青混合料四點彎曲疲勞試驗方法及夾具改進[J].公路,20113):132-136.

[8]TayebaliAA,DeaconJA,CoplantzJS,etal.Mix and Mode of Loading Effectson Fatigue Response of Asphalt Aggregate Mixes[J].Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists,1994,637-33.

[9]梁乃興,廉向東.聚合物改性瀝青示差掃描量熱法(DSC)分析研究[J].西安公路交通大學學報,20003):29-30,44.

[10]梁惠霞,崔文廣,苗振巍,等.聚苯乙烯和SBS協同改性瀝青的研究[J].石家莊學院學報,2009,113):22-24.

[11]楊朋,張肖寧.PESBS復合改性瀝青混合料路用性能[J].中南大學學報(自然科學版),2012,4310):4044-4049.

[12]張寶昌.彈性體及其復合材料改性瀝青的性能研究[D].沈陽:東北大學,2008.

[13]曾欣銓.PE類高模量瀝青混合料特性研究[J].廣東建材,2013,296):7-12.

全文完。作者簡介:熊子佳,女,1988年生,湖北漢川人,碩士,工程師,主要從事道路工程材料研究工作。






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