一種彩色瀝青膠結(jié)料的制備及其混合料性能研究

吳振剛，王曉晨，徐俊強，楊炎生，王 釬，張祖勇

北京市政路橋建材集團有限公司昌平瀝青廠，北京 102299

1 彩色瀝青膠結(jié)料制備和原料選擇

目前，國際上通用的方法是依據(jù)現(xiàn)代合成工藝，選擇合適原材料來制備與石油瀝青性質(zhì)相似的彩色瀝青膠結(jié)料。文章選用3種原料進行合理的配比，制備合成出的彩色瀝青膠結(jié)料性能優(yōu)異。

道路石油瀝青成分復(fù)雜，但最主要的成分有以下幾種：瀝青芳香分40%～50%，瀝青飽和分5%～20%，瀝青質(zhì)5%～25%，膠質(zhì)15%～30%。文章研究采用廉價的基礎(chǔ)油A代替石油瀝青中的飽和分和芳香分，采用工業(yè)上常用的樹脂B代替石油瀝青中的膠質(zhì)，并添加一定比例的高聚物C，通過一定的調(diào)配比例和制備工藝，制備出與普通道路石油瀝青性質(zhì)相似且顏色較淺的經(jīng)濟型彩色瀝青膠結(jié)料。

2 各種原料對彩色瀝青膠結(jié)料性能指標影響

（1）基礎(chǔ)油A對膠結(jié)料性質(zhì)的影響。基礎(chǔ)油是一種柔軟劑，也是一種溶劑，它在常溫下是一種黏稠液體。若其他條件不變，基礎(chǔ)油含量增加，則膠結(jié)料軟化點降低；反之，軟化點升高。

（2）樹脂B含量對膠結(jié)料性質(zhì)的影響。在保持基礎(chǔ)油A和高聚物C質(zhì)量不變的情況下，不同樹脂B含量對膠結(jié)料性質(zhì)的影響試驗結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，針入度隨著樹脂B含量的增大而急劇減小，樹脂含量對針入度的影響較大。

圖1 樹脂B含量對膠結(jié)料性能的影響

（3）高聚物C含量對膠結(jié)料性質(zhì)的影響。固定樹脂B含量分別為42%和36%時，不同高聚物C含量對膠結(jié)料性質(zhì)的影響如圖2、圖3所示。由圖2和圖3可知，針入度隨著高聚物C含量的增加而增大，而軟化點變化不大。

圖2 高聚物C含量對膠結(jié)料性能影響（樹脂含量為42%）

圖3 高聚物C含量對膠結(jié)料性能影響（樹脂含量為36%）

綜上，根據(jù)每種原料對膠結(jié)料性能影響的規(guī)律，能夠快速準確地研究出彩色瀝青膠結(jié)料的合理配比，從而使制備出的彩色瀝青膠結(jié)料及其混合料有更好的路用性能。

3 彩色瀝青膠結(jié)料制備及性能指標研究

3.1 彩色瀝青膠結(jié)料合成工藝流程

（1）將一定比例的基礎(chǔ)油加入反應(yīng)釜，加熱至170～180℃。（2）緩慢加入一定比例的樹脂，維持170～180℃攪拌2h。（3）分批加入一定比例的高聚物，保持反應(yīng)釜內(nèi)溫度不低于160℃。（4）以12000～18000r/min的速度高速剪切1h，保持溫度在190℃以下。（5）180℃溫度下低速攪拌2h即制得彩色瀝青膠結(jié)料。

3.2 彩色瀝青膠結(jié)料制備及其性能指標

利用上述提到的合成方法和上述選定的3種原材料（基礎(chǔ)油、樹脂B、高聚物C），以3種原材料對彩色瀝青膠結(jié)料性質(zhì)的影響規(guī)律為依據(jù)，探索制備符合70#彩色瀝青膠結(jié)料性能的彩色瀝青膠結(jié)料，其各項技術(shù)指標如表1所示。4個彩色瀝青膠結(jié)料樣品的各項指標都符合國家標準《彩色瀝青混凝土》（GB/T 32984—2016）的“其他”要求，充分說明了用這種方法合成出的經(jīng)濟型彩色瀝青膠結(jié)料其性能是比較優(yōu)異的。

表1 彩色瀝青膠結(jié)料指標檢測

4 彩色瀝青混合料及其性能指標研究

4.1 彩色瀝青混合料原材料

文章研究所采用的級配類型為CAC-10C型，所采用的膠結(jié)料為上述合成的彩色瀝青膠結(jié)料，所采用的石料分別為5～10mm石灰?guī)r，0～5mm石灰?guī)r以及石灰?guī)r礦粉，著色劑為氧化鐵紅101。

4.2 彩色瀝青混合料配合比設(shè)計

配合比采用CAC-10C配合比要求，色粉采用內(nèi)添加，具體如表2所示。

表2 CAC-10C彩色瀝青混合料配合比設(shè)計

4.3 彩色瀝青混合料拌和工藝

（1）將各種石料在170℃烘箱中保溫4h，彩色瀝青膠結(jié)料溫度150℃，拌和溫度170℃，礦粉和色粉室溫添加。（2）將適量保溫的石料投入拌和鍋，加入彩色瀝青膠結(jié)料，拌和30s。（3）加入適量色粉及礦粉，再攪拌30s；無花白料時即得到彩色瀝青混合料。出料溫度保持在155～170℃。

4.4 彩色瀝青混合料性能指標

按照上述配合比，分別用樣品1號、樣品2號、樣品3號、樣品4號彩色瀝青膠結(jié)料及各種石料，拌和彩色瀝青混合料試樣1、試樣2、試樣3、試樣4，分別做相應(yīng)的馬歇爾試件和車轍試件，并對其各項性能指標分別進行測試，測試結(jié)果如表3所示。由表3可知，分別用自主研發(fā)的4種經(jīng)濟型彩色瀝青膠結(jié)料拌和的彩色瀝青混合料的各項性能指標均滿足國家標準《彩色瀝青混凝土》（GB/T 32984—2016）“其他”中所規(guī)定要求。

表3 彩色瀝青混合料性能指標測試結(jié)果

5 結(jié)束語

彩色瀝青膠結(jié)料的原材料選擇至關(guān)重要，要在道路石油瀝青組分的有效范圍內(nèi)進行選材，且選擇的材料要具有良好的性能，同時各種原材料之間要有良好的配伍性。