新型沥青添加剂特性及其混合料性能研究

时间:2022-08-14 11:27:38

新型沥青添加剂特性及其混合料性能研究

【摘要】沥青是工程中经常使用的原料,为了提高沥青的使用性能,相关人员通过不断地研究与实验,开发出了很多种能够提高沥青性能的添加剂。这些添加剂的使用不仅提高了沥青的性能,还延长了沥青的使用年限。本文主要从沥青结合料以及沥青混合料角度来分析,新型沥青添加剂对其性能的具体影响,希望为研究新型沥青添加剂特性的人员提供借鉴。

【关键词】新型沥青;添加剂;混合料;性能;研究

因为沥青道路路面普遍存在着一些问题,相关人士为了降低这些问题发生的概率,提高沥青路面的质量,经常使用的方法就是在沥青中加入一些添加剂,其效果十分显著,传统的添加剂主要有三种,第一种是树脂类;第二种是橡胶类;第三种是共聚物类。近些年来,相关研究学者有研究出新型添加剂,这种新型添加剂有进一步提高了沥青的使用性能。在此笔者就以这种新型添加剂为出发点,来探讨其对沥青混合料性能产生的影响。

一、新型添加剂对沥青结合料性能产生的影响

1、高温性能方面产生的影响

正是因为沥青具有抗高温的性能,所以才成为道路路面的主要使用材料,但是如何能够让这种抗高温的性能处于持续稳定的状态,成为研究的重点。相关实践证明,沥青结合料的耐高温性能,要比沥青强很多。

评价沥青高温性能好坏的标准是软化点。所谓软化点就是我们经常说说的等粘温度。软化点与沥青结合料高温性能成正比,也就是说软化点低,沥青结合料的高温性能也就低。如果在建设道路中,使用的沥青有很高的软化点,则即使在高温持续的状态下,沥青路面也不会出现太大的变形,保证了沥青路面正常的使用。通过实践证明利用传统的添加剂,其沥青结合料的高温性能都得到了明显的提高,而使用新型的添加剂其提高幅度更大,效果更加明显。

2、感温性能方面产生的影响

评价沥青结合料的感温性能是否达到一定的要求,其评价方法有很多种,其中普遍使用的是针入度指数,英文缩写为PI。这主要是由于针入度指数是由5-30℃之间变化,而道路路面的温度通常在-30至60℃,所以用针入度指数能够明显的表示出路面在这一区间的敏感性。我国就将其看作是评价沥青使用性能的重要标准。沥青结合料在掺入一定的新型添加剂之后针入度制度会发生一定的变化。如图所示。

沥青胶结料针入度指数变化(TPS、路孚8000和Sasobit是新型添加剂的代表)。

从图可知,随着这三种新型的添加剂添加量的增加,针入度指数随着增大,但是在掺入量增加的同时,沥青结合料温度敏感性也发生了变化,出现了明显下降的趋势,这就说明沥青结合料能够适应更大的温度范围。而且从图中可以明显的看掺入TPS和路孚8000越多,其沥青结合料的感温性能也得到明显的提高,这就说明这两种新型添加剂对沥青结合料的感温性能影响十分显著,相关人员可以根据不同的要求来选择不同的新型添加剂,这样才能取得良好的效果。

3、低温性能方面产生的影响

沥青质量的好坏,其评价标准也很多,延度就是其中之一。经过多次的实践证明,在沥青结合料中加入一些添加剂之后,而延度发生了明显的变化,主要是加入的越多其延度就越小,但是拉力却显著提高了,而加入新型添加剂路孚8000之后,其延度降低更加显著,但是与新型添加剂TPS相比,无论是延度,还是拉力都没有TPS大。在低温的状态下,延度与开裂性有着息息相关,利用新型的添加剂TPS、路孚8000都能时延度明显的降低,但是拉力却得到了明显的增强,这样沥青结合料抵抗开裂的能力就得到了明显的提升。经过多次实验,发现使用新型添加剂Sasobit,其沥青结合料的延度并没有出现太大的变化,并且会出现断面纤细的情况。

二、新型添加剂对沥青混合料性能的影响

1、沥青混合料的高温稳定性

车辙试验是评价沥青混合料在规定温度条件下抵抗塑性流动变形能力的方法,通过测定车轮荷载作用次数与板块试件变形的关系,得出沥青混合料的动稳定度(DS)可作为评价其抵抗永久变形的指标。经过实验,加入三种新型添加剂和SBS改性剂的沥青混合料的动稳定度都达到了规范要求的大于3000次/mm的要求。三种添加剂对高温性能都有较大的改善,都比SBS改性沥青混合料的动稳定度要高,尤其是路孚8000动稳定度达到了7920次/mm,对高温性能的改善非常显著。同时加入添加剂后变形量有明显减少,表明抗车辙能力有较大提高。

2、沥青混合料的抗疲劳性能

沥青路面在使用期间经受车轮荷载的反复作用,长期处于应力应变交迭变化状态,致使路面结构强度逐渐下降。经过一段时期在荷载作用下路面内产生的应力就会超过路面结构的抗力从而产生疲劳破坏。本研究的疲劳试验采用应变控制的荷载模式,即在重复加载的疲劳试验过程中应变量保持不变。

经过实验可知,路孚8000、TPS和SBS改性沥青对疲劳性能均有较大的改善,但是SBS和TPs改善效果较显著,尤其是TPS,疲劳寿命达到了70多万次,非常显著的提高了沥青混合料的疲劳性能,SBS的疲劳寿命与基质沥青相比也增加了3倍以上。

对于sasobit,由于其独特的改性机理,使得沥青劲度增大,在本次以应变控制模式的疲劳试验中得出的结果是疲劳寿命减小,在以应力控制模式的疲劳试验中,其疲劳寿命应该会比基质沥青的大。路孚8000虽然劲度也增大,但是与sasobit改性机理不同,在本次试验中疲劳寿命仍然增加。

三、结语

综上所述,可知新型添加剂对沥青结合料以及沥青混合料的性能都有明显的改善,文中介绍了三种新型添加剂,这三种新型添加剂对沥青结合料以及混合料的性能各有不同的影响,相关人士应该根据沥青路面不同的要求,来选择不同的新型添加剂,或者按照一定的比例将三种结合以来使用,效果更加明显。本文是笔者经过多年的新型沥青添加剂研究经验的总结,希望为提高沥青路面的使用年限提供借鉴,为新型沥青添加剂的发展提供参考。

参考文献

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