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改性剂类型性能影响研究

2016/5/15 10:59:59 人评论 次浏览

   对于改性沥青的评价方式,均只通过经验性指标,对改性沥青的路用性能进行评估,但经验性指标和路用性能相关性较差,无法全面的反映SBS改性沥青的 真实状况。而且大家更多关心的是SBS改性剂的掺量问题,针对于SBS剂量对改性沥青性能的影响有着较为广泛的研究。而且,国外进口的SBS改性剂价格较 高,相比于国内生产的SBS改性剂,价格相差了一倍有余,使用进口的改性剂制备的改性沥青性能状况,国内有着一些人研究。但是,对于SBS改性剂类型的考 虑,缺乏针对性的研究,有的也多采用经验性指标针入度体系。针对于此种情况,采用单因素变量法,借助DSR来分析改性沥青性能的变化。通过几种不同类型的 SBS改性剂制备的改性沥青,来研究SBS改性剂的类型对改性沥青性能的影响,对SBS改性沥青的温度扫描和蠕变恢复进行研究。结果显示,对改性剂类型的 选择是十分必要的。

   实验部分
   原材料选择
   本实验采用的基质沥青为埃索90号基质沥青;SBS改性剂为某石化公司出产线性SBS改性剂A,某石化公司生产的星型SBS改性剂B,某国进口的线性SBS改性剂C;助剂为兰州石化出产的高芳烃油,稳定剂为甘肃路桥养护科技有限责任公司自主开发的兆力牌稳定剂。

   实验方案设计
   采用的配方设计为抽出油的掺量为2%,稳定剂的掺量为0.2%,3种SBS改性剂均按照4.5%掺加,所有的剂量均按照基质沥 青的质量为准。试样制备工艺为:将基质沥青加热至180℃时添加高芳烃油和改性剂;在180~185℃条件下使用高速剪切分散乳化机以4500转/min 的转速,剪切大约40min;将剪切完成的试样在175℃烘箱中静止发育2.5h,成品后再进行检测。检测指标包括改性沥青的常规三大指标及短期老化,采 用DSR对改性沥青进行温度扫描和重复蠕变试验。将A改性剂制备的改性沥青定为1号,B改性剂制备的改性沥青定为2号,将C改性剂制备的改性沥青定为3 号。

   数据与讨论
   常规指标测试结果
   可以发现,制备的这三种改性沥青,其性能均符合施工技术规范I-C的标准,从老化前的指标来看,3号改 性沥青的延度最高,软化点比2号略低。而短期老化后,3号的掺量延度和针入度比均最高,表明3号改性沥青的抗老化性能最好。表明在相同掺量情况 下,1101改性剂制备的改性沥青性能相比于1301-1线性改性剂和燕山4303改性剂制备的改性沥青,其性能更加优良。

   温度敏感性研究
   将改性沥青制备成直径25mm,厚1mm的试样,采用DSR从20℃-90℃进行温度扫描,每5℃测试一次,每次得到两个测试数据。
可 以发现,改性沥青的复数模量随着温度的升高不断下降,且为指数型下降,表明改性沥青的温度敏感性较高。同时,可以发现,三种改性沥青的复数模量在50℃出 现了一定幅度的改变。而这个温度与基质沥青的软化点相近,表明改性沥青温度敏感性收到了基质沥青较大的影响。2号改性沥青的复数模量从开始到最后,复数模 量均比1号和3号高,表明型号为4303SBS改性剂制备的改性沥青,材料较硬,具有较高的高温性能,但由于其低温下也有着很高的复数模量,与1101和 1301-1型改性剂制备的改性沥青相比,低温性能较差。在50℃之前,1号和3号改性沥青复数模量的变化基本相同,但超过50℃之后,1号改性沥青复数 模量继续快速下跌,而3号改性沥青复数模量下降的趋势放缓,渐渐和2号改性沥青靠近。表明1101改性剂制备的改性沥青,性能兼顾了线性改性剂和星型改性 剂的高低温性能,具有优良的路用性能。

   MSCR测试
   MSCR测试,即测试沥青结合料的重复蠕变恢复实验。在实际应用中,有着较低累计应力值的结合料可以降低沥青混合料的永久变 形。可用MSCR试验验证,用以评价沥青结合料的高温性能试验。MSCR实验总结如下:(1)测定直径25mm,厚1mm的试样,实验温度为60℃。 (2)以100Pa压力挤压试样,1S挤压变形,9S撤去压力自由恢复。(3)在9S将结束后,再次施加1S变形,9S恢复,以此往复。(4)经历10次 循环后停止实验。
   经10次循环后,预期沥青结合料累积应变值越小,相应沥青混合料的抗永久变形能力越大。
1s变形,9s恢复进行设置,共 计10次重复蠕变得到的蠕变变形量随着时间的关系形成的曲线。由图中可以发现,三种改性沥青的9s蠕变恢复率均较大,1号改性沥青的变形恢复率在 74%,2号改性沥青的变形恢复率在70%,而3号改性沥青的变形恢复速率则达到了90%以上。而且应力变形速率累计值随着时间的增大不断变大。其中,1 号改性沥青10次重复蠕变累加变形量为8%,2号改性沥青10次累加变形量为9%,3号改性沥青10次累加变形量为4%,且随着蠕变次数的增加不断增大。 由此可知,线性改性剂制备的改性沥青变形量大,而恢复率也较高,而星型改性剂制备的改性沥青变形量小,恢复率也较小。而变形量大恢复率大的改性沥青具有此 特性,就可以抵抗路面变形,减少路面开裂,延长道路使用寿命。综合考虑,1101改性剂制备的改性沥青,蠕变恢复状况更好。
综合以上几种看法可以 发现,1101改性剂相比于岳阳石化1301-1改性剂和燕山4303改性剂,性能更加优良,其制备的改性沥青相比于其他而言,性能更加优异,但相比于其 他改性剂而言,1101的价格将近3万左右,比一般的改性剂价格高了一倍,这也是国内大多数改性沥青生产采用的改性剂很少采用的原因所在。但采用国内改性 剂生产的改性沥青,性能也满足道路施工技术规范要求。

   结论
   (1)3种改性剂制备的改性沥青在针入度体系中性能均符合施工规范要求,其中进口的SBS改性剂在高温稳定性和低温上均有一定的优势。
   (2)星型改性剂制备的改性沥青模量较高,高温性能优异,线性改性剂制备的改性沥青性能略低。
   (3)3种改性沥青均有着较高的抵抗变形能力,线性改性剂制备的改性沥青具有高变形和高恢复的特点,星型改性剂制备的改性沥青变形量较差。

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