復(fù)合改性劑對乳化淺色瀝青性能的影響

馬 斌 武紅娟 陳成桂

西北民族大學(xué) 甘肅蘭州 730030

1 概述

稀漿封層是采用攤鋪車和封層機(jī)將乳化瀝青、不同粒徑的集料、礦粉、水和添加劑等拌和成流動(dòng)狀態(tài)的混合料并均勻地?cái)備伒铰访嫔?經(jīng)過破乳、凝結(jié)和硬化形成的瀝青封層[1-2]。其中改性乳化瀝青在稀漿封層中起到膠結(jié)作用,應(yīng)用于稀漿封層的改性乳化瀝青的針入度、延度、軟化點(diǎn)等指標(biāo)容易控制,但儲存穩(wěn)定性因施工性能往往較難達(dá)到規(guī)范要求[3]。

近年來,國內(nèi)學(xué)者對用于稀漿封層中的乳化瀝青開展了諸多研究。吳超等對彩色乳化瀝青封層混合料進(jìn)行了性能研究,得出在制備淺色乳化瀝青時(shí),復(fù)合乳化劑CMK-30用量為2.5%,助劑聚乙烯醇(PVA)用量為0.9%[4]。常皓宇等通過對改性乳化瀝青儲存穩(wěn)定性研究,得出在穩(wěn)定劑摻量為0.8%和乳化劑摻量為2%時(shí)所制備的改性乳化瀝青展現(xiàn)出較好的儲存穩(wěn)定性和三大指標(biāo)[5]。但對于復(fù)合改性淺色瀝青的乳化研究較少,并滿足稀漿封層儲存穩(wěn)定性規(guī)范要求研究較少。因此,本文采用改性劑的不同摻量對自制的改性乳化淺色瀝青1d和5d儲存穩(wěn)定性進(jìn)行儲存穩(wěn)定性試驗(yàn)及分析,探求出滿足公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范的最佳配比取值,為稀漿封層改性乳化瀝青的制備生產(chǎn)、施工等提供參考。

2 試驗(yàn)

本文中選擇的淺色瀝青和淺色乳化瀝青均是基于前期課題組的研究[6-7]。本研究采用不同摻量的復(fù)合改性劑加入乳化淺色瀝青中制備復(fù)合改性乳化淺色瀝青。淺色瀝青結(jié)合料、乳化劑前期試驗(yàn)性能指標(biāo)如表1和表2所示。

表1 淺色瀝青結(jié)合料的性能指標(biāo)

表2 乳化劑性能指標(biāo)

3 復(fù)合改性劑對乳化淺色瀝青性能的影響

在課題組前期試驗(yàn)中確定了乳化劑、穩(wěn)定劑最佳摻量后,設(shè)定淺色改性乳化瀝青的預(yù)選配比:油水比60∶40,固化含量62%,乳化劑2%,穩(wěn)定劑0.6%。以此,再研究改性劑摻量對改性乳化淺色瀝青性能的作用影響,采用蒸發(fā)殘留物的三大指標(biāo)和儲存穩(wěn)定性等指標(biāo)對不同改性劑摻量的乳化淺色瀝青結(jié)合料進(jìn)行綜合評價(jià),并確定改性劑在乳化淺色瀝青中的最佳用量。

3.1 不同改性劑用量對乳化淺色瀝青穩(wěn)定性分析

為了研究改性劑對乳化淺色瀝青結(jié)合料儲存穩(wěn)定性的影響,采用2.5%～5%摻量的SBS和SBR分別對改性乳化淺色瀝青1d和5d儲存穩(wěn)定性的影響,結(jié)果見圖1所示。

圖1 改性劑摻量對1d、5d儲存穩(wěn)定性的影響

從圖1可知,隨著SBS和SBR改性劑摻量的增加,改性乳化淺色瀝青1d和5d儲存穩(wěn)定性差值呈遞增趨勢,蒸發(fā)殘留物的差值越大,說明改性劑摻量越大,改性乳化淺色瀝青的儲存穩(wěn)定性越差[8]。當(dāng)摻量為2.5%～3.5%時(shí),不同時(shí)間條件下的儲存穩(wěn)定性均符合規(guī)范要求,當(dāng)摻量為3.5%～5%時(shí),5d儲存穩(wěn)定性滿足規(guī)范要求,但1d儲存穩(wěn)定性不符合規(guī)范要求。

3.2 不同改性劑用量對乳化淺色瀝青性能分析

本文自制淺色瀝青中SBS及SBR用量3%～5%范圍內(nèi),都能滿足改性淺色瀝青結(jié)合料的技術(shù)性能,但隨著SBS和SBR用量的增加,瀝青結(jié)合料的黏度也不斷增加,增加了乳化的難度。為此,本文在確定乳化劑CMK-50(2.0%)和穩(wěn)定劑CaCl2(0.6%)最佳摻量后,通過改變SBS和SBR的用量,分析改性劑用量對改性乳化淺色瀝青性能的影響,從而確定改性乳化淺色瀝青中SBS、SBR的最佳用量。試驗(yàn)結(jié)果見表3和圖2所示。

表3 不同改性劑摻量對乳化瀝青儲存穩(wěn)定性和技術(shù)性能影響

圖2 改性劑摻量對乳化瀝青蒸發(fā)殘留物三大指標(biāo)影響

由圖2可知,隨著改性劑摻量的增加,改性乳化淺色瀝青結(jié)合料的針入度逐漸減小,軟化點(diǎn)和延度呈現(xiàn)出不同程度的增長。在改性劑摻量為2.5%～5%時(shí),改性乳化淺色瀝青表現(xiàn)出最好的高低溫性能;在改性劑摻量為2.5%～5%時(shí),延度增長速率最快;當(dāng)摻量為3.5%時(shí),5度延度達(dá)到42.8cm,表現(xiàn)出優(yōu)良的低溫性能。

基于不同摻量的SBS和SBR改性劑在三大指標(biāo)和儲存穩(wěn)定性的測試結(jié)果,當(dāng)改性劑摻量為3.5%時(shí),改性乳化淺色瀝青結(jié)合料的高低溫性能和儲存穩(wěn)定性在不同改性劑摻量范圍內(nèi)表現(xiàn)出最優(yōu)的性能。因此,改性劑(SBS和SBR)最佳摻量取為3.5%。

3.3 復(fù)合改性乳化淺色瀝青技術(shù)指標(biāo)

本文自制改性乳化瀝青的組分配合比如表4所示。在此基礎(chǔ)上結(jié)合前文乳化瀝青制備工藝和參數(shù),制備淺色改性乳化瀝青,經(jīng)篩上剩余量檢測試驗(yàn)、蒸發(fā)殘留物含量及其試驗(yàn)、黏度及其試驗(yàn)、儲存穩(wěn)定性及其試驗(yàn),測定淺色改性乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)表見表4所示。

表4 自制淺色改性乳化瀝青組分配合比

經(jīng)上述實(shí)驗(yàn),得到改性乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)表,見表5所示。

表5 淺色改性乳化瀝青技術(shù)指標(biāo)表

由表5可知,基于本研究所采用的制備復(fù)合改性乳化瀝青,通過控制變量法對不同摻量改性劑等制備的復(fù)合改性乳化淺色瀝青結(jié)合料的性能均滿足乳化瀝青規(guī)范要求。乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的軟化點(diǎn)為59.2℃,延度(5℃)為42.8,滿足2005年交通部公路司《微表處和稀漿封層技術(shù)指南》規(guī)定:炎熱地區(qū)、重載交通道路及用于填補(bǔ)車轍時(shí),BCR蒸發(fā)殘留物的軟化點(diǎn)應(yīng)不低于57℃。由此可見,本文自制改性乳化淺色瀝青滿足夏季高溫和冬季低溫的要求。

4 結(jié)論

通過不同摻量復(fù)合改性劑對乳化淺色瀝青性能分析,采用蒸發(fā)殘留物的三大指標(biāo)和儲存穩(wěn)定性等指標(biāo)對復(fù)合改性乳化淺色瀝青結(jié)合料進(jìn)行綜合評價(jià),并得出以下結(jié)論:(1)當(dāng)摻量為2.5%～3.5%時(shí),不同時(shí)間條件下的儲存穩(wěn)定性均符合規(guī)范要求;(2)當(dāng)改性劑摻量為3.5%時(shí),改性乳化淺色瀝青結(jié)合料的高低溫性能和儲存穩(wěn)定性在不同改性劑摻量范圍內(nèi)表現(xiàn)出最優(yōu)的性能,并且滿足稀漿封層乳化淺色瀝青的規(guī)范指標(biāo)。