復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 甘肅蘭州 730030

1 概述

稀漿封層是采用攤鋪車和封層機將乳化瀝青、不同粒徑的集料、礦粉、水和添加劑等拌和成流動狀態(tài)的混合料并均勻地攤鋪到路面上,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,應用于稀漿封層的改性乳化瀝青的針入度、延度、軟化點等指標容易控制,但儲存穩(wěn)定性因施工性能往往較難達到規(guī)范要求[3]。

近年來,國內(nèi)學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行了性能研究,得出在制備淺色乳化瀝青時,復合乳化劑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[5]。但對于復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)定性進行儲存穩(wěn)定性試驗及分析,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

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合改性劑加入乳化淺色瀝青中制備復合改性乳化淺色瀝青。淺色瀝青結(jié)合料、乳化劑前期試驗性能指標如表1和表2所示。

表1 淺色瀝青結(jié)合料的性能指標

表2 乳化劑性能指標

3 復合改性劑對乳化淺色瀝青性能的影響

在課題組前期試驗中確定了乳化劑、穩(wěn)定劑最佳摻量后,設定淺色改性乳化瀝青的預選配比: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)殘留物的三大指標和儲存穩(wěn)定性等指標對不同改性劑摻量的乳化淺色瀝青結(jié)合料進行綜合評價,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]。當摻量為2.5%～3.5%時,不同時間條件下的儲存穩(wěn)定性均符合規(guī)范要求,當摻量為3.5%～5%時,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,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,延度增長速率最快;當摻量為3.5%時,5度延度達到42.8cm,表現(xiàn)出優(yōu)良的低溫性能。

基于不同摻量的SBS和SBR改性劑在三大指標和儲存穩(wěn)定性的測試結(jié)果,當改性劑摻量為3.5%時,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 復合改性乳化淺色瀝青技術(shù)指標

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、蒸發(fā)殘留物含量及其試驗、黏度及其試驗、儲存穩(wěn)定性及其試驗,測定淺色改性乳化瀝青技術(shù)指標表見表4所示。

表4 自制淺色改性乳化瀝青組分配合比

經(jīng)上述實驗,得到改性乳化瀝青技術(shù)指標表,見表5所示。

表5 淺色改性乳化瀝青技術(shù)指標表

由表5可知,基于本研究所采用的制備復合改性乳化瀝青,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車轍時,BCR蒸發(fā)殘留物的軟化點應不低于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)殘留物的三大指標和儲存穩(wěn)定性等指標對復合改性乳化淺色瀝青結(jié)合料進行綜合評價,并得出以下結(jié)論:(1)當摻量為2.5%～3.5%時,不同時間條件下的儲存穩(wěn)定性均符合規(guī)范要求;(2)當改性劑摻量為3.5%時,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。