硅藻性沥青常规性能和低温流变性能研究

摘要：系统研究了不同掺量下硅藻性沥青的感温性、高温性能等常规性能，并进一步借助BBR试验对硅藻性沥青的低温流变性能进行了评价。研究发现：将硅藻土作为一种改性剂加入到沥青中，能够改善沥青的感温性、高温性能、低温性能等性能，并且当掺量为11%时，硅藻土对沥青的感温性、高温性能、低温性能改善效果均较好。

关键词：硅藻性沥青；常规性能；低温流变性能

Abstract: The system has a different dosage under the diatomite modified asphalt temperature susceptibility, high temperature performance and general performance, and further with the BBR tests were evaluated on the low-temperature rheological properties of the diatomite modified asphalt. The study found that: diatomaceous earth as a modifier added to asphalt to improve the performance of the asphalt temperature, high temperature performance, low-temperature performance, and when the content is 11%, diatomaceous earth sense of asphalt temperature, high temperature performance, low temperature performance improvement are good.

Key words: Diatomite modified asphalt; regular performance; low temperature rheological properties

中图分类号：TU528.42文献标识码： A 文章编号：

引言

随着交通量的不断增长，车辆大型化、交通渠化和超载严重化等问题导致沥青路面的车辙、开裂、剥落等病害日益严重，沥青路面的应用前景面临着严峻考验[1]。利用改性剂对沥青进行改性，以提高沥青的路用性能，能够很好的解决这一问题。改性剂分为有机和无机两类：有机改性剂，即各种聚合物改性剂如SBS、SBR、PE、EVA等；无机改性剂，如硅藻土、碳黑、硫磺、玻璃纤维、石棉以及木质纤维等[2-3]。硅藻土作为一种无机改性剂，生产工艺简单、价格低廉、性能优良、储量丰富，将其掺加到沥青中，可改善沥青及其混合料的高温稳定性、低温抗裂性，提高水稳性、抗疲劳性和抗老化性[4-5]。硅藻性沥青的上述优点，必将使其具有广泛的应用前景。

常规试验

选取9%，11%，13%，15%四个掺量（外掺）的硅藻性沥青，并测试其相应的针入度、软化点、延度，以评价硅藻性沥青的常规性能，测试结果见表3。

表3硅藻性沥青的三大指标

根据四种硅藻性沥青的15℃、25℃、30℃针入度，对其相关性能指标进行计算，其结果如图1、图2、图3所示。

2.1 感温性分析

采用PI值作为硅藻性沥青感温性的评价指标[6]，其随掺量的变化规律如图1所示。

图1PI值随掺量的变化规律

由图1可知，所有硅藻性沥青的PI值均大于基质沥青，说明硅藻土的加入能够改善沥青的感温性。硅藻性沥青的PI值随掺量的增加而略有降低，但变化不大，表明掺量对硅藻性沥青的感温性影响不大。

2.2 高温性能分析

以25℃针入度，软化点和当量软化点T800作为高温性能评价指标，其随掺量的变化规律见图2中1）和2）。

1）针入度（25℃）随掺量的变化规律2）软化点与T800随掺量的变化规律

图2针入度（25℃）、软化点与T800随掺量的变化规律

（1）由图2中1）可以看出，硅藻性沥青的针入度均明显小于基质沥青，并且随着掺量增大，硅藻性沥青的针入度呈减小趋势，但掺量在11%~15%范围内，针入度基本相同。

（2）分析图2中2）可知，硅藻性沥青的软化点和当量软化点T800均明显大于基质沥青，并且随着掺量增大，软化点和当量软化点T800均呈现出先增大后减小的趋势，在掺量为11%的时候达到峰值，但在掺量超过11%时，曲线已基本趋于平缓，较小趋势不明显。

（3）综合分析25℃针入度，软化点和当量软化点T800随掺量的变化规律可知，硅藻土的加入能够改善沥青的高温性能，并且随硅藻土掺量增大，硅藻性沥青的高温性能逐步提高，但当掺量超过11%，提高程度已不明显。

3.BBR试验

SHRP沥青结合料路用性能规范规定，低温抗裂性能的试验样品需经过RTFO和PAV老化处理。因此，本文采用RTFO老化后的沥青试样进行BBR试验（试验温度采用-12℃），以评价硅藻性沥青胶浆的低温性能，试验结果绘制成图4。

1）劲度模量S值随掺量变化趋势图 2）蠕变速率m值随掺量变化趋势图

图3BBR试验结果

由图4可以看出：

（1）由图4中1）可知，硅藻性沥青的劲度模量S要比基质沥青大，并且劲度模量随着掺量的增加而增大。这表明，硅藻土加入后，使沥青变硬，加入的硅藻土越多，劲度模量S也就越大。

（2）从图4中2）可以看出，基质沥青的m值为0.442，加入硅藻土后，m值有所增大。这表明，硅藻土的加入，使得沥青的松弛能力有所提高。但是，随着硅藻土掺量的增加，m值有所下降，加入15％的硅藻土后，m值降至与基质沥青基本相等。这表明，加入硅藻土会提高沥青的松弛能力，但不能加入硅藻土太多，要有一个量的限制，否则会降低沥青的松弛能力。但是从总体来看，m值受硅藻土掺量的影响很小，变化不明显。

（3）综合分析图4中1）和2）可知，硅藻土的加入能够提高沥青的低温流变性能，并且掺量11%的硅藻性沥青的低温性能更好。

4.结论

通过对四种掺量下的硅藻性沥青进行常规试验分析和BBR试验分析，得到以下结论：

（1）硅藻土的加入能够改善沥青的感温性，但掺量对硅藻性沥青的感温性影响不大。

（2）硅藻土作为一种改性剂，能够改善沥青的高温性能，并且随硅藻土掺量增大，高温性能逐步提高，但当掺量超过11%，提高程度已不明显。

（3）硅藻性沥青的BBR试验表明，将硅藻土加入到沥青中，能够改善沥青的低温流变性能，并且掺量11%的硅藻性沥青的低温性能更好。

参考文献：

[1]李旭东.硅藻性沥青的应用研究[D].吉林:吉林大学,2007.

[2]鲍燕妮.硅藻性沥青研究[D].西安:长安大学,2005.

[3]李佐山.硅藻性沥青混合料路用性能研究. 吉林:吉林大学,2008.

[4]赵其仁、李林蓓.硅藻土开发应用及其进展.地质矿产化工，2005.

[5]姜海涛,吴少鹏,况栋梁等.有机蒙脱性沥青老化性能的研究[J].武汉理工大学学报,2007,29(9):41-43.

[6]赵可、李海骢.改性沥青感温性评价指标的讨论[J].中国公路学报,2000.,Vol,13(4).

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。