瀝青膠漿常規(guī)指標(biāo)的試驗(yàn)研究

袁航 李洪峰 劉玉龍

摘 要：在瀝青混合料中，發(fā)揮粘結(jié)作用的是瀝青膠漿，最初級(jí)的粘結(jié)作用發(fā)生在瀝青膠漿中以及瀝青膠漿與集料的粘結(jié)面[1，2]。礦粉在填充礦料間隙的同時(shí)，與瀝青相互作用形成高粘度的瀝青膠漿，將集料粘結(jié)在一起[3]。作為瀝青混合料結(jié)構(gòu)形成的決定性因素，瀝青膠漿的性能受粉膠比變化影響，進(jìn)而直接關(guān)系到瀝青混合料的強(qiáng)度、高溫性能、低溫性能、水穩(wěn)性能等重要路用性能。因此，對(duì)于瀝青膠漿的性能的研究是有必要的。

關(guān)鍵詞：瀝青膠漿；常規(guī)指標(biāo)；試驗(yàn)；研究

1 試驗(yàn)研究?jī)?nèi)容

通過瀝青膠漿的針入度、軟化點(diǎn)和延度試驗(yàn)，分析粉膠比與瀝青膠漿性能的關(guān)系。試驗(yàn)通過機(jī)械攪拌，采用90#石油瀝青，與石灰石礦粉制備粉膠比為0.8，0.9，1.0，1.1，1.2，1.3，1.4的瀝青膠漿。針入度、軟化點(diǎn)、延度和粘度試驗(yàn)均按照J(rèn)TG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》的要求進(jìn)行。

1.1 針入度與針入度指數(shù)PI

針入度在一定溫度條件下反映了瀝青的軟硬程度，是評(píng)價(jià)瀝青高溫性的常規(guī)指標(biāo)。針入度小，則瀝青越稠，高溫性能越好。針入度指數(shù)PI是根據(jù)不同溫度條件下針入度的實(shí)測(cè)值計(jì)算得出，用以評(píng)價(jià)瀝青的感溫性。分別在15℃、25℃和30℃條件下進(jìn)行瀝青膠漿的針入度測(cè)定，并計(jì)算瀝青膠漿的針入度指數(shù)PI，結(jié)果如表1。

表1 瀝青膠漿針入度試驗(yàn)結(jié)果

圖1 針入度-粉膠比變化 圖2 PI-粉膠比變化

由圖1可知，相同粉膠比條件下，溫度越高針入度值越大；溫度一定時(shí)，瀝青膠漿的針入度隨粉膠比增加而減小。在不同溫度下針入度隨粉膠比增大而減小的幅度不同，15℃時(shí)粉膠比在0.8～1.4范圍內(nèi)針入度積累遞減只有5.7，而在30℃時(shí)卻達(dá)到了25.7，從說明現(xiàn)了瀝青膠漿易受溫度影響。圖2表明瀝青膠漿的針入度指數(shù)PI大于基質(zhì)瀝青，并且隨粉膠比的增大，PI值先增大，然后趨于平緩，當(dāng)粉膠比達(dá)到1.4時(shí)出現(xiàn)降低趨勢(shì)，說明礦粉降低了瀝青膠漿的感溫性能，但并不是說粉膠比越大感溫性就越好。

1.2 軟化點(diǎn)和當(dāng)量軟化點(diǎn)T800

軟化點(diǎn)表示隨著溫度的升高，瀝青試樣在一定剪切應(yīng)力作用下而產(chǎn)生相同剪切變形時(shí)的溫度。瀝青軟化點(diǎn)越高，則粘度越高，熱穩(wěn)定性越好。當(dāng)量軟化點(diǎn)是為了降低瀝青中含蠟量的影響提出的用以評(píng)價(jià)瀝青結(jié)合料高溫性能的指標(biāo)，由不同溫度下的針入度實(shí)測(cè)值計(jì)算得出。試驗(yàn)結(jié)果如表2。

試驗(yàn)結(jié)果表明，瀝青膠漿的軟化點(diǎn)隨粉膠比增大而增大，礦粉的加入使瀝青發(fā)生了硬化效應(yīng)，表現(xiàn)為瀝青膠漿軟化點(diǎn)比基質(zhì)瀝青軟化點(diǎn)有不同程度的提高，軟化點(diǎn)最大提高了15℃。當(dāng)量軟化點(diǎn)T800也隨粉膠比的增大而提升，說明礦粉的加入提高了瀝青的高溫穩(wěn)定性。

1.3 延度與當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2

延度試驗(yàn)簡(jiǎn)便快捷，研究表明，試驗(yàn)以50mm/min的速度拉伸，瀝青的應(yīng)變速率大體上為10-2s-1，比瀝青路面溫縮開裂時(shí)的應(yīng)變速率10-7～10-8s-1要快得多，按照流變學(xué)溫度時(shí)間換算法則，常溫15℃能夠反映較低溫度的抗低溫開裂性能。因此，延度可作為評(píng)價(jià)瀝青低溫性能的指標(biāo)。由不同溫度的針入度回歸，計(jì)算得出當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2，用以評(píng)價(jià)瀝青結(jié)合料的低溫抗裂性能。試驗(yàn)結(jié)果如表3。

表3 延度、T1.2試驗(yàn)結(jié)果

圖5 延度-粉膠比變化 圖6 T1.2-粉膠比變化

由上可知，瀝青膠漿的延度延度值明顯小于基質(zhì)瀝青，并隨粉膠比增大迅速減小，當(dāng)粉膠比達(dá)到1.4時(shí)，延度值僅為3.5cm。當(dāng)拉伸基質(zhì)瀝青時(shí)，式樣中間部位呈極細(xì)的絲狀，在延度儀量程范圍內(nèi)（150cm）未能拉斷，而加入礦粉后加劇了試樣的拉伸斷裂，當(dāng)粉膠比較小時(shí)，以0.8為例，拉伸時(shí)試樣中間變細(xì)，當(dāng)達(dá)到到一定細(xì)度時(shí)在尖端部斷裂；粉膠比增至1.4時(shí)，試樣僅被拉伸3.5cm就在中部發(fā)生了脆性斷裂。瀝青膠漿的當(dāng)量脆點(diǎn)隨粉膠比的增大而增大，當(dāng)粉膠比小于1.2時(shí)，T1.2低于基質(zhì)瀝青。試驗(yàn)結(jié)果說明礦粉在一定程度上改善了瀝青的低溫性能，并非粉膠比越大抵抗低溫開裂的能力就越好，當(dāng)粉膠比大于1.2時(shí)，T1.2高于基質(zhì)瀝青，反而降低了瀝青抵抗低溫開裂的能力。

2 結(jié)束語

通過對(duì)不同粉膠比瀝青膠漿的針入度、延度、軟化點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)粘度試驗(yàn)，得出了以下基本結(jié)論：

（1）瀝青膠漿的針入度隨粉膠比增加而減小；瀝青膠漿的針入度指數(shù)PI小于基質(zhì)瀝青，說明礦粉降低了瀝青的感溫性能，就感溫性而言，粉膠比不宜大于1.4。

（2）瀝青膠漿的軟化點(diǎn)和當(dāng)量軟化點(diǎn)T800均隨粉膠比增大而增大。

（3）瀝青膠漿的延度值隨粉膠比增大而減小，通過觀察試樣斷裂的形狀可知，隨著粉膠比的增大，礦粉的作用使瀝青膠漿的拉伸破壞類型由粘性破壞逐漸過渡為脆性破壞；粉膠比小于1.2時(shí)，當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2小于基質(zhì)瀝青，有利于低溫條件下瀝青抵抗開裂能力。

上述試驗(yàn)表明，盡管隨著粉膠比的增大，瀝青膠漿的性能在一定程度上得到改善，但并不意味著粉膠比越大，瀝青膠漿的性能就越好，通過以上基礎(chǔ)試驗(yàn)，為瀝青膠漿性能的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉玉龍，王旭，李洪峰.粉膠比對(duì)瀝青混合料路用性能影響的試驗(yàn)研究[J].森林工程，2014，30（3）：111-115.

[2]徐永麗，程培峰，張佰真銘.玻纖格柵抵抗不同寬度裂縫反射性能的研究[J].森林工程，2012，28（5）：79-82.

[3]劉文俊.連續(xù)級(jí)配橡膠顆粒瀝青混合料抗剝落性能研究[J].森林工程，2014，30（4）：127-130.

作者簡(jiǎn)介：袁航，男，高級(jí)工程師，研究方向：公路養(yǎng)護(hù)。

通訊作者：李洪峰，博士，講師，研究方向：道路工程。