消石灰瀝青膠漿流變性能研究

摘要：為研究不同摻量的消石灰和礦粉對瀝青膠漿流變性能的影響，采用動態(tài)剪切流變儀對膠漿進(jìn)行頻率掃描試驗(yàn)，結(jié)果表明適當(dāng)摻量的消石灰能降低膠漿溫度敏感性能，提高復(fù)合剪切模量和車轍因子，有效改善膠漿的抗水損害和抗高溫變形的能力。

關(guān)鍵詞：水損害；消石灰；瀝青膠漿；復(fù)合剪切模量

1 概述

在瀝青混合料中瀝青膠漿起到填充集料空隙和粘結(jié)作用。“戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃”研究表明，瀝青膠漿對于高溫變形的奉獻(xiàn)率為29%，對于疲勞變形的奉獻(xiàn)率為52%，對溫縮裂縫的奉獻(xiàn)率為87%[1]。集料與膠結(jié)料的黏附性能差是導(dǎo)致瀝青路面的水損害的根本原因，瀝青與礦粉攪拌均勻形成的膠漿才是瀝青混合料中實(shí)際發(fā)揮黏結(jié)作用的主導(dǎo)因素，而不是單純的瀝青，從而應(yīng)該從膠漿角度進(jìn)行力學(xué)性能的改進(jìn)，達(dá)到提高混合料抗水損害性能的目的[2]。本文通過動態(tài)流變試驗(yàn)，研究了在頻率掃描對消石灰和礦粉的在不同摻量下對瀝青膠漿的復(fù)合剪切模量及車轍因子等流變指標(biāo)的影響。

2試驗(yàn)材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料基本性質(zhì)

本試驗(yàn)采用70號基質(zhì)瀝青進(jìn)行研究，其基本性能指標(biāo)見表1，試驗(yàn)過程按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》 [3] 相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行。

2.2 流變性能評價(jià)方法

本文粉膠比選用1.0進(jìn)行研究，填料由消石灰和礦粉兩部分組成，其兩者之間摻加質(zhì)量比分別為：1.純礦粉（LA）；2.礦粉﹕消石灰=2﹕1（LH2）；3.礦粉﹕消石灰=1﹕1（LH1）；4.礦粉﹕消石灰=1﹕2（LH0.5）。對不同礦粉和消石灰摻量下瀝青膠漿的流變性能采用動態(tài)剪切流變儀（DSR）進(jìn)行研究。對于瀝青膠結(jié)料的抗車轍性能，采用復(fù)數(shù)剪切模量與相位角的正弦值之商車轍因子（ ）作為表征瀝青膠結(jié)料抗高溫永久變形的能力。 越高，抗高溫永久變形能力則越強(qiáng)。瀝青膠漿的動態(tài)流變性能采用頻率掃描模式進(jìn)行，頻率掃描范圍采取0.1～100rad/s，掃描溫度分別為采取30°C、40°C和50°C，以此研究頻率和溫度對瀝青膠漿流變性能的影響。

3試驗(yàn)結(jié)果分析

在溫度30°C﹑40°C和50°C下，礦粉和消石灰的不同摻量對瀝青膠漿復(fù)合剪切模量（ ）的影響見圖1～3所示。由圖所示，對同種瀝青膠漿， 隨掃描頻率的增大而增加，這是因?yàn)閽呙桀l率越高，荷載作用時(shí)間越少，膠漿產(chǎn)生的變形就越小， 隨之增大。由圖1可以看出30°C的頻率從0.1rad/s增加至100rad/s，樣品LH2的 從5.5×104增加到1.5×107，數(shù)量級增加了三個(gè)；與基質(zhì)瀝青對比，摻礦粉或混摻礦粉和消石灰混都能較大幅度的增加 ，例如在荷載頻率10rad/s下，單摻礦粉 為1.8×106/Pa，同樣頻率下基質(zhì)瀝青 為3.6×105/Pa。

隨著溫度的繼續(xù)升高，LH0.5的 與其它膠漿相比呈現(xiàn)增加態(tài)勢。由如圖2和圖3可見，LH0.5與LH1的 趨勢線幾乎重疊，均大于LA和LH2，說明摻加消石灰可改善瀝青膠漿高溫性能，適當(dāng)摻量的消石灰可以改善提高瀝青膠漿的 ，30～40℃為影響 的敏感溫度，當(dāng)?shù)陀诖藴囟葧r(shí)，過多消石灰摻量會使模量相對減小；當(dāng)高于此溫度段時(shí)，隨著消石灰摻量的增加，瀝青膠漿復(fù)合剪切模量增加到一定程度后趨于穩(wěn)定。

采用60℃車轍因子評價(jià)瀝青膠漿抵抗高溫永久變形能力，由圖4所示，LH0.5與LH1的趨勢線近乎重疊，均大于LH2和LA結(jié)果。說明適當(dāng)摻加消石灰可以改善瀝青膠漿的高溫穩(wěn)定性能，但隨著消石灰摻量的增加，車轍因子增加到一定程度后趨于穩(wěn)定，改善幅度不再明顯。

4 結(jié)論

本文采用動態(tài)剪切試驗(yàn)研究不同摻量的礦粉和消石灰對瀝青膠漿流變性能的影響，結(jié)果表明，相比基質(zhì)70號瀝青，摻加了礦粉和消石灰的瀝青膠漿的復(fù)合剪切模量 明顯提高，溫度30～40℃為消石灰影響 的敏感溫度；60℃車轍因子 結(jié)果表明摻加消石灰可以明顯改善膠漿的抗高溫變形性能。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉麗.瀝青膠漿技術(shù)性能及評價(jià)方法研究：[碩士學(xué)位論文].陜西：材料學(xué)系，2004

[2]賈渝.瀝青混合料水損害試驗(yàn)方法及評價(jià).石油瀝青，1993

[3]中華人民共和國交通部.JTJ 052-2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程.北京：人民交通出版社，2000

[4]中華人民共和國交通部.JTG E42-2005，公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程.北京：人民交通出版社，2005

[5]馮浩.基于粘彈性理論的瀝青膠漿試驗(yàn)特性研究：[碩士學(xué)位論文].湖南：道路與鐵道工程系，2008