道路用新型常温沥青改性剂的工程应用.pdf

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1、论文Thesis道路用新型常温沥青改性剂的工程应用文／交通运输部科学研究院郭朝阳北京创飞致达科技有限公司唐敬东交通运输部科学研究院闫瑾近年来，随着交通运输技术的日益发展，“节能、低碳、环保”型筑路材料层出不穷，但普遍存在节能效果有限、路用性能不佳等问题。常温改性沥青的出现，可以弥补以往水介质常温材料路用性能不良、不适宜全幅摊铺及使用的技术缺陷。本文围绕常温改性沥青在工程应用中的技术难题，开展研究。改性剂的优选及制备常温改性剂优选对于溶剂型常温沥青改性剂而言，稀释剂、增塑剂是必须的两种主要单体。增塑剂，是一种增加材料柔软性或使材料液化的添加剂。将其加入到沥青中，可与沥青形成一个均一、稳定的体系

2、，即使温度下降，增塑剂中较大的非极性基团，仍能阻碍沥青中聚合物分子链的接近，削弱聚合物分子间的作用力，使得分子链更容易实现热运动，让沥青的低温变形延展性能更好。目前工业增塑剂，以原料来源于石油化1二的邻苯二甲酸酯类为最普遍。聚合物类沥青改性剂，包括各种橡胶树脂类高分子材料，其中对沥青低温性能有帮助的主要有：苯乙烯—丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、端羟基聚丁二烯液体橡胶(HTPB)。根126／CHINAHIGHWAY图1常温改性剂生产工艺图据材料自身性质，本文选用了邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)、苯乙烯—丁二烯热塑性弹性体(SBS)和端羟基聚丁二烯液体，作为本次材料研究的基础改性剂，在此简

3、称为“常温改性剂”。常温改性剂的主要成分是由废旧轮胎、塑料炼制的橡胶油，取样方法符合GB／T6680中的规定。制备工艺常温改性剂的制备，主要采用胶体磨和高速剪切法加工的方式。生产流程为改性剂溶胀20min以上、分散磨细8min至10min、继续发育40min三个阶段。其中加工温度是关键环节。生产的改性沥青经检验合格并在成品储罐中储存6h至8h，方能喷人拌和锅中使用。首先将溶剂A与溶剂B，分别加入溶胀罐1、溶胀罐2，经过一定时间的溶胀，自动开启1#高速剪切均化磨，打开溶胀罐1放料阀，混合料进入1#磨机开始研磨。研磨后，混合料进入过渡罐3，在1#高速剪切均化磨启动后，经过一定的设定时间，2{；}

4、、3#均化磨相继启动。随后，过渡罐3中的混合料经，2#均化磨进入过渡罐4，又经过3#均化磨进入成品储存罐5，与此同时，当1撑均化磨研磨溶胀罐1中的混合料后，开始对溶胀罐2中的混合料进行研磨，同时溶胀罐1又开始加料进行溶胀搅拌，如此生产连续进行。组成设计及性能评价矿料级配曲线的构建及选择通过多次尝试，本文提出3种简单的数学模型构建级配曲线，下列3条曲线基本可以涵盖工程可应用粗集料级配的合理范围：幂函数模型：Y=a．x6指数函数模型：y=a．eh对数函数模型：y=a·ln(x)+b其中，Y为各粒径的通过率(％)，X为各粒径的孔径(mm)，a、b为待定参数。本文通过体积指标和嵌挤能力的变化规律，研

5、究不同曲线模型下材料性能的差异。比较发现，在相同的油石比情况下，指数函数的毛体积密度最大，孔隙率、矿料间隙率和粗集料矿料间隙率最小，饱和度最大；对数函数的毛体积密度最小，孑L隙率、矿料间隙率和粗集料矿料间隙率最大，饱和度最小；幂函数介于两者之间。因此．可以认为，用指数函数构建的混合料级配的密实性最好，对数函数构建的混合料级配的密实性较差，而幂函数构建的混合料级配的密实性介于两者之间。这说明，粗集料捣实试验对预测混合料的体积性能有一定的帮助j在实际工程中，当确定了混合料中的碎石含量后，仍需要对碎石(粗集料)的级配进行优化设计，以期达到混合料的最优状态。最佳油石比确定本文提出一种基于集料最紧密嵌

6、挤状态的沥青混合料油石比确定的方法。通过研究发现，沥青混合料的干密度、矿料间隙率VMA与粗集料矿料间隙率VCA与油石比具有良好的相关性。由于本方法以混合料中集料达到相互间的最紧密嵌挤状态为设计标准，避免了盲目追求密实性而带来的油石比确定的不合理。这3个参数表达形式依次如下：矿料间隙率，VMA=-一导×丽leo(式1)G。式中：混合料的毛体积密度；G⋯：混合料中全部矿料的毛体积密度山。：混合料中油石比。粗集料矿料间隙率，一一一老×志％x匕(式2)式中：G¨。：混合料中粗集料的毛体积密度；吃：矿料中粗集料的重量百分率。混合料的矿料干密度，q一“。。—100+—coo(式3)从计算公式可以看出，V

7、MA和VCA是正相关，而与干密度负相关。试验表明，可以采用二次曲线模型有效回归．分析沥青混合料的矿料间隙率、粗集料矿料间隙率和干密度随油石比变化的规律。从理论上讲，混合料的矿料间隙率和粗集料矿料间隙率的最小值、混合料干密度的最大值对应的混合料油石比应该完全相等．但由于试验误差，这三个极值对应的油石比可能存在一定的误差。为此，采用这i个油石比的平均值作为混合料在最紧密状态下的最佳油石比．见式(4)。AC。，=a