直投式環(huán)保型瀝青改性劑

一、產(chǎn)品簡介

      利用以回收PE為主要材料的新型直投式改性劑制備改性瀝青及混合料，采用動態(tài)剪切流變試驗(yàn)(DSR)和差示掃描量熱試驗(yàn)(DSC)分析直投式改性劑，借助彎曲梁流變試驗(yàn)(BBR)對其低溫流變特性進(jìn)行研究，并對其路用性能進(jìn)行評價。作為一種常用的改性劑，聚乙烯(PE)成分可有效加大瀝青材料的黏度和抗疲勞特性?；厥誔E價格低廉，從環(huán)境友好角度出發(fā)，可將其作為改性劑應(yīng)用于當(dāng)前的道路建設(shè)中，從而降低瀝青路面的建設(shè)成本，提高混合料的回彈模量，增強(qiáng)水穩(wěn)定性，提高疲勞壽命。

二、主要作用

1）高溫穩(wěn)定性

      可以看出，標(biāo)準(zhǔn)條件下，直投式環(huán)保型瀝青改性劑動穩(wěn)定度是普通瀝青混合料的8.0倍，是SBS改性瀝青的1.5倍，直投式環(huán)保型瀝青改性劑顯著提高了混合料抗車轍性能。浸水及70℃、0.8MPa條件下動穩(wěn)定度仍優(yōu)于SBS改性瀝青混合料在標(biāo)準(zhǔn)條件下抗車轍性能，顯示直投式環(huán)保型瀝青改性劑優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性。

2）低溫抗裂性

      直投式環(huán)保型瀝青改性劑的彎拉強(qiáng)度與彎拉應(yīng)變均有提高，但幅度有限，直投式改性劑對于混合料的低溫抗裂性正向作用效果不明顯。

3）水穩(wěn)定性

      與基質(zhì)瀝青相比，直投式環(huán)保型瀝青改性劑25℃劈裂抗拉強(qiáng)度提高了46.9%，且高于SBS改性瀝青，直投式環(huán)保型瀝青改性劑可以明顯提高混合料的力學(xué)性能。凍融劈裂強(qiáng)度比較基質(zhì)瀝青提高了9.3%，說明直投式環(huán)保型瀝青改性劑可能夠很好的改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性能。這是因?yàn)橹蓖妒江h(huán)保型瀝青改性劑對集料的界面進(jìn)行了改性，將改性劑加入加熱的集料中，利用拌合過程中骨料的高溫傳熱和混合料之間的相互摩擦、剪切作用，改性劑迅速熔融分散并粘附在集料表面，形成一層可以擴(kuò)散到集料表面微空隙內(nèi)的改性劑薄膜，加入基質(zhì)瀝青改性后，改性瀝青充分裹覆在集料表面形成良好的集料瀝青界面，集料與瀝青間的粘結(jié)力大幅增強(qiáng)，混合料抗水損害能力得以改善。

三、試驗(yàn)方法

(1)動態(tài)剪切流變試驗(yàn)(DSR)

      采用英國Malvern公司生產(chǎn)的ADS型全自動動態(tài)剪切流變儀，對3種不同摻量的直投式新型改性瀝青、70＃基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青在原樣和RTFOT短期老化2種狀態(tài)下進(jìn)行DSR試驗(yàn)。試樣直徑為25mm，厚1mm。采用應(yīng)變控制模式，加載頻率為10rad·S^-1，約1.59Hz。試驗(yàn)起始溫度為64℃，以6℃逐級提高，直至不滿足車轍因子指標(biāo)為止。按ASTMD7175標(biāo)準(zhǔn)[8]中的方法進(jìn)行試驗(yàn)。

(2)彎曲梁流變試驗(yàn)(BBR)

      采用美國ATS公司生產(chǎn)的RHE-102型彎曲梁流變儀對經(jīng)RTFOT短期老化和PVA長期老化后的3種直投式新型改性瀝青、70?；|(zhì)瀝青和SBS改性瀝青進(jìn)行流變試驗(yàn)，2組試驗(yàn)溫度控制在-12℃和-18℃。按ASTMD6648標(biāo)準(zhǔn)[9]中的方法進(jìn)行試驗(yàn)。

(3)差示掃描量熱試驗(yàn)(DSC)

      采用美國TA公司生產(chǎn)的Q100DSC型分析儀對2組瀝青材料進(jìn)行DSC試驗(yàn)。試驗(yàn)時為氮?dú)鈿夥眨囼?yàn)溫度在-40℃~100℃之間，控制試驗(yàn)升溫速率為10℃·min^-1。

(4)瀝青混合料的路用性能試驗(yàn)

      對基質(zhì)瀝青、SBS瀝青和直投式改性瀝青3種瀝青混合料進(jìn)行常規(guī)路用性能試驗(yàn)。直投式改性瀝青混合料由改性劑直投法制備，經(jīng)過多次試驗(yàn)確定改性劑用量為瀝青總質(zhì)量的0.35%，上述瀝青混合料均采用AC-13型級配中值。

      采用車轍試驗(yàn)對混合料的性能指標(biāo)進(jìn)行測定，除了標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)條件之外，還新增了2種較為苛刻的試驗(yàn)條件，分別為60℃、0.7MPa浸水和70℃、0.8MPa浸水。利用小梁彎曲試驗(yàn)對瀝青混合料的路用低溫性能進(jìn)行評價，標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件為：溫度-10℃，加載速率50mm·min^-1?；旌狭系乃€(wěn)定性采用凍融劈裂試驗(yàn)法測定，其他相關(guān)路用性能指標(biāo)測定采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)中要求的試驗(yàn)方法。

四、結(jié)語

      (1)加入直投式改性劑，瀝青復(fù)數(shù)模量加大，相位角減小，高溫性能得到改善；且改性劑用量越多，改善效果越明顯。改性劑對于高溫區(qū)間感溫性能的改善效果并不如高溫穩(wěn)定性那樣顯著。

      (2)熱分析結(jié)果證明，采用直投式改性劑進(jìn)行改性后，瀝青高溫區(qū)間平均吸熱量會大大降低，吸熱峰溫度范圍變小，高溫穩(wěn)定性得到改善，DSC與DSR試驗(yàn)結(jié)果具有較好的一致性。

      (3)就瀝青低溫性能而言，改性劑摻量為6%，摻入改性劑可在一定程度上改善瀝青低溫性能，但并不足以改變?yōu)r青低溫性能分級。

      (4)直投式改性劑顯著提升瀝青混合料的抗高溫性能和水穩(wěn)定性，對于低溫性能影響不明顯。