化学反应型改性沥青技术性能试验研究

所属栏目:化工论文 发布日期:2020-07-25 10:06 热度:

 

  聚合物改性沥青与普通沥青相比,能够显著提高沥青的各项性能,有效提升混合料的高温、低温和耐久性能,进而有效改善沥青路面的长期路用性能,延长沥青路面的使用寿命[1]。常规聚合物改性沥青(如SBS)的原理是改性剂通过物理分散的形式分散于普通沥青中,并未与沥青的各组分发生反应,常规改性沥青通过剪切、研磨等工序制备储存过程中往往会产生改性剂与基质沥青的离析问题,故不宜长期储存[2],需要现制现用,以最大程度的改善改性沥青的离析。ElvaloyRRET是由一种化学反应型沥青改性剂,由美国杜邦和雪佛龙公司合作开发,其可以与沥青各组分发生反应,与普通的沥青改性剂对比,ElvaloyRRET改性剂可以使沥青形成交织网状结构,以全面提升沥青的各项性能,首先,和易性增加,易于长期储存,适用于山区及交通不便地区的远距离运输;其次,混合料的摊铺温度降低,缩短开放时间;另外,ElvaloyRRET改性剂制成的改性沥青具有更优的热稳定性、抗化学腐蚀和抗污染等性能[3-5]。目前国内对ElvaloyRRET改性剂的研究属于起步阶段,可借鉴的经验较少,需要对其应用技术性能进行系统研究,以此来指导工程实践。

化学反应型改性沥青技术性能试验研究

  1试验部分

  1.1ElvaloyRRET改性沥青制备所用的材料

  (1)基质沥青:中国石化金陵分公司生产的A级70#沥青;(2)ElvaloyRRET改性剂,掺量1.5%(基质沥青质量);(3)催化剂:聚磷酸(PPA)掺量为基质沥青质量的0.2%,作用为ElvaloyRRET改性沥青制备过程中的催化剂。

  1.2试验设备及材料要求

  使用搅拌器机械搅拌样品,为保证混合效果,搅拌速度控制在能在沥青表面产生一个漩涡为佳,并注意避免产生过多气泡,搅拌时间为3h,即可得到ElvaloyRRET改性沥青。具体设备及材料要求见表1。

  1.3试验及要求

  分别对金陵A级70#基质沥青、SBS改性沥青、ElvaloyRRET改性沥青分别进行沥青三大指标、粘度、RTFOT以及沥青离析试验,对比评价三种类型沥青的高温、低温、老化、储存稳定性和耐久性能,以达到全方位评价ElvaloyRRET改性沥青的各项路用性能的目的。

  2试验结果与分析

  2.1常规性能试验结果与分析

  对三种类型沥青的常规性能试验,如三大指试验与粘度试验,分析比对A级70#沥青、SBS改性沥青和ElvaloyRRET改性沥青的各项技术指标变化,见图1。从以上试验结果对比图中可以看出:(1)软化点方面;由于ElvaloyRRET改性剂的添加,沥青的软化点升高;与普通的SBS改性沥t青相比,ElvaloyRRET改性沥青的软化点与之存在差距,但满足规范中SBS(I-C)的要求,说明ElvaloyRRET改性剂能够在一定程度上改善沥青的高温稳定性能。(2)低温延度方面:ElvaloyRRET改性沥青与SBS改性沥青相比,虽然具有一定的差距,但同时与70#基质沥青对比,二者的低温柔韧性均有很大程度的提升。(3)针入度方面:在基质沥青中加入ElvaloyRRET后,沥青的针入度有所降低,但数值变化并不大,仅降低了0.42mm,但与SBS改性沥青的针入度数值相当。主要是由于在基质沥青中加入ElvaloyRRET改性剂后发生化学反应,变成化学网络交织结构形态,使沥青具备抗拉伸而不松弛的能力,在拉伸后这种互穿的网络结构增大了聚合物分子的可移动性,保持内部应力存在一段时间的条件下,不会导致内部的网络骨架结构和沥青基体发生大程度的位移[6-7]。(4)粘度方面:随着ElvaloyRRET改性剂的添加,沥青的粘度值得到了显著的提升,由0.6Pa·s增加到1.5Pa·s,满足《公路沥青路面施工技术规范》中粘度值≤3Pa·s的技术要求,ElvaloyRRET改性沥青表现出良好的施工特性,能满足混合料生产时的泵送要求。与普通的SBS改性沥青对比,ElvaloyRRET改性沥青混合料的现场施工和易性相对较好。

  2.2抗老化性能试验结果与分析

  分别对金陵A级70#基质沥青、ElvaloyRRET改性沥青和SBS改性沥青进行RTFOT试验,然后测定其指标变化,试验结果如表2所示。由表2可得,薄膜加热老化试验后,三种沥青的质量较老化前均有所减少;老化后针入度较老化前针入度均有所降低;ElvaloyRRET改性沥青相对于70#基质沥青和SBS改性沥青针入度比降低幅度较小;薄膜加热老化试验后,ElvaloyRRET改性沥青5℃延度发生即断现象,证明经过老化后ElvaloyRRET改性沥青的分子结构发生变化,从而导致老化后ElvaloyRRET改性沥青的5℃延度发生脆断现象。

  2.3储存稳定性能

  改性剂与基质沥青的相容性是改性沥青的热储存稳定性的前提,若二者相容性较好,则表明改性沥青具有很好的热储存稳定性,只有热储存稳定性良好才足以保证改性沥青生产、运输、储存和使用过程中质量性能的稳定,避免离析现象的发生,本文分别测定70#基质沥青、SBS改性沥青和ElvaloyRRET改性沥青的软化点差(离析试验),以对比验证其热储存稳定性,试验结果如图2所示。由图2试验数据表明,ElvaloyRRET改性沥青与SBS改性沥青对比,软化点差值相对较小,远小于规范规定的不大于2.5℃的技术要求,试验结果表明ElvaloyRRET改性沥青具有更好的储存稳定性。原因是ElvaloyRRET改性剂与基质沥青中的某些组分发生化学反应形成性能较为稳健的网状交织结构,从而使ElvaloyRRET改性沥青具有较好的储存稳定性,因此制备好的ElvaloyRRET改性沥青可长期储存。

  3结论

  (1)由沥青常规性能指标(沥青三大指标和135℃粘度)等试验结果表明,与基质沥青对比可得,ElvaloyRRET改性沥青能显著提升沥青的高温和低温性能;与SBS改性沥青对比可得,除5℃延度与SBS改性沥青相差较大外,其他指标与SBS改性相当。(2)ElvaloyRRET改性剂的添加使得沥青的135℃粘度值提高,并且符合我国沥青路面技术规范中≤3Pa·s的技术要求,表明ElvaloyRRET改性沥青表现出良好的施工特性,能满足混合料生产时的泵送要求。(3)由离析软化点试验可得,ElvaloyRRET改性沥青软化点差较小,远小于规范规定的不大于2.5℃的技术要求,ElvaloyRRET改性剂与基质沥青中的某些组分发生化学反应形成稳健的网状交织结构,可长期储存使用。

  《化学反应型改性沥青技术性能试验研究》来源:《建材发展导向》,作者:荣军

文章标题:化学反应型改性沥青技术性能试验研究

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