基于高温性能的沥青胶浆中消石灰掺量确定方法

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1、2011年2月第2期城市道桥与防洪科技研究71基于高温性能的沥青胶浆中消石灰掺量确定方法杨戈，陈绿，闫增辉(1．同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海市201804；2．长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室，陕西西安7100643．中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西西安710068；4．中国石油广西销售公司，广西南宁530021)摘要：沥青胶浆中消石灰掺量显著影响沥青混合料路用性能。该研究利用不同掺量的消石灰替换矿粉后配制沥青胶浆，进行软化点、动态剪切流变试验及粘度试验，研究消石灰对沥青胶浆高温性能，抗老化性能和施工和易性的影响，进而确定生产过程中消石灰掺配比例。结果表明，

2、消石灰替换矿粉后，沥青胶浆高温性能有明显改善，但过量的消石灰会影响沥青混合料综合路用性能，故建议消石灰掺量不超过30％。关键词：沥青胶浆；消石灰；高温性能中图分类号：U414文献标识码：A文章编号：1009—7716(2011)02—0071—03表2沥青性能指标0引言25℃旋转薄膜烘箱老化(163，5h)沥青混合料性能受沥青及填料共同形成的沥密度质量损针入度l5℃延／g‘cm失／％比／％度／cm青胶浆影响显著，沥青胶浆虽然在混合料中所占8459．5>10o1．O1320．00362．0>lo0的比例较小，但它对沥青混合料路用性能影响巨大，因此，为改善沥青混合料性能使用各种填料是工程中常常

3、采取的措施之一。国内外对沥青胶浆性能进行了较多研究，但多集中于试验室内沥青胶浆性能与预测，现场使用过程中所确定的粉胶比及填料掺量多依靠经验，缺乏理论与试验支撑。填料不同掺配比例对沥青胶浆性能影响非常显著，本文即在室内试验基础上研究消石灰粉替换部分矿粉时，不同消石灰粉掺配比例的沥青胶浆高温性能变化规律，明确胶浆中消石灰填料掺量确定方法。1原材料与试验1．1原材料动态剪切流变仪fDynamicShearRheometer)是本研究矿粉为工程中常用的石灰岩磨制矿一种评价高分子材料动态剪切流变特性的通用仪粉，消石灰采用西安富平生产的消石灰粉，消石灰器。试验采用应变控制模式，应变值=l2％，将试粉各

4、项指标见表1。沥青为SK一90#基质沥青，各项样夹在两块25mm的平行板之间，板间距为1mm，性能指标见表2，均符合现行规范要求。试验中采其中一块板固定，另一块板围绕着板中心轴来回用消石灰代替部分矿粉，沥青胶浆的掺配比例见转动，转动频率∞=10rad／s，约等于1．59Hz，试验方表3。法为AASHTO标准TP5。表1消石灰指标(2)粘度试验美国SHRP研究计划推荐采用Brookfield旋转粘度计方法fASTMD440)测定不同温度下沥青的粘度，并在其沥青结合料性能规范中提出135℃的粘度不得超过3Pa·s，以控制沥青混合料的施1．2试验仪器与方法工性能。本研究即采用美国Brookfie

5、ld的DV—II+(1)动态剪切流变试验型旋转粘度仪，对掺配消石灰的沥青胶浆在不收稿日期：2010—12—28同条件下的粘度进行测试，以确定消石灰最佳作者简介：杨戈(1980一)，男，湖南长沙人，博士，从事道路与机场工程研究工作。用量72科技研究城市道桥与防洪2011年2月第2期、∞"2试验结果分析与讨论2．1动态剪切流变试验沥青结合料在沥青混合料的拌和、摊铺过程以及后期沥青路面的使用过程中都存在老化现象，故SHRP沥青结合料评价体系在进行分级时，要求满足旋转薄膜老化后的沥青残留的物车辙因子G*／sin6不能低于2．2kPa。本文借鉴该方法研究IIⅡI编号短期老化对沥青胶浆高温性能的影响，

6、并将沥青胶浆车辙因子GTsin8=2．2kPa时的温度作为该类图2消石灰掺量对沥青胶浆软化点影响图胶浆的老化温度阈值。石灰掺量的增加，沥青胶浆软化点均发生明显增试验利用旋转薄膜烘箱将配制好的沥青胶浆长。这主要是因为沥青中含有少量羧酸(Carboxylic)进行短期老化，老化时保证沥青胶浆在老化瓶中与亚砜(Sulfoxide)，使得沥青呈现弱酸性。石灰的形成的胶浆薄膜厚度相同，采用DSR对老化后的主要成分是氧化钙(CaO)，加水消解后，成为氢氧沥青胶浆进行动态剪切试验，由试验结果分析得化钙(Ca(OH)，)。氢氧化钙是强碱物质，pH值大于到的Gin8=2．2kPa的老化温度阈值见图1。12，

7、当氢氧化钙与沥青中的羧酸接触时，即发生化、《醯∞鼹学反应，生成不易溶解的钙盐，使得沥青粘度增强，从而改善了胶浆的高温性能。当消石灰替换量相同时，沥青胶浆软化点随粉胶比的增加而有较大幅度变化。主要是因为同石灰岩矿粉相比，消石灰粉粒度较细，等量消石灰粉的比表面积更大，从而增加了与沥青反应的面积，随着粉胶比的增加，由于填料的体积增强作用和沥青与填料的物理化学作用r形成结构沥青)，IIIIII沥青的粘度提高，宏观上即表现为沥青胶