DUROFLEX对沥青混合料改性机理试验研究

DUROFLEX对沥青混合料改性机理试验研究（共10篇）

篇1：DUROFLEX对沥青混合料改性机理试验研究

DUROFLEX对沥青混合料改性机理试验研究

多乐(DUROFLEX)改性剂作为一种新型改性剂,改善了沥青混合料中最薄弱的.环节-沥青与集料之间的界面.文章阐述了DUROFLEX对沥青与集料界面的改性机理,以及DUROFLEX对沥青进行的改性作用.

作 者：赵树庆 ZHAO Shu-qing 作者单位：张石高速公路张家口管理处,河北,张家口,075000刊 名：内蒙古公路与运输英文刊名：HIGHWAYS & TRANSPORTATION IN INNER MONGOLIA年，卷(期)：2009“”(2)分类号：U1414.7+5 U416.03关键词：改性剂DUROFLEX 改性机理 沥青混合料 试验研究

篇2：DUROFLEX对沥青混合料改性机理试验研究

布敦岩改性沥青混合料施工工艺研究

文章结合试验研究结果和实践经验,提出BRA改性沥青混合料的拌和、运输、摊铺、碾压以及运输等施工工艺,以指导其他路段的施工.

作 者：莫德辉 Mo Dehui  作者单位：广东冠粤路桥有限公司,广东,广州510635 刊 名：科学之友 英文刊名：FRIEND OF SCIENCE AMATEURS 年，卷(期)： “”(11) 分类号：U414.7 关键词：布敦岩沥青   BRA改性沥青   沥青混合料   施工工艺  

篇3：DUROFLEX对沥青混合料改性机理试验研究

1 试验用原材料、配合比及试验结果

1.1 试验用原材料

1)基质沥青。AC-13改性沥青混合料采用AH-70重交通道路石油沥青。2)集料及填料。粗、细集料均采用玄武岩碎石;河砂采用天然砂;填料采用石灰石磨细的矿粉。集料与填料均符合《公路沥青路面施工技术规范》[3]的规定。3)改性剂。多乐福改性剂是德国生产的一种新型的沥青混合料改性剂。该产品为黑色固体,呈粒状,粒径在0.75 mm～4.75 mm之间,形状不规则,密度在1.042 g/cm3左右。为了考察多乐福改性剂的性能,特选择了不同掺量,并和SBS改性沥青混合料进行了对比试验,具体掺量见表1。

1.2 配合比及室内几种改性沥青混合料路用性能试验

AC-13改性沥青混合料配合比见表2。

改性沥青混合料性能直接反映改性效果的好坏,也是应用改性沥青混合料的目的和要求所在,改性沥青混合料的各项试验结果见表3。

2 试验结果分析

1)通过对几种改性沥青混合料的系统试验研究结果表明,掺加了改性剂的改性沥青混合料与普通沥青混合料A相比,各项指标均有较大幅度的提高。2)从高温稳定性来看,车辙试验B和C的数值比较理想,比现在常用的SBS改性沥青有较大幅度的提高,其中C值最高,说明多乐福改性剂在提高沥青路面的高温稳定性方面有一定的优势。3)水稳定性方面,残留稳定度C达到了96%,冻融劈裂达到了93%,与其他改性沥青混合料相比性能要好一些,而D虽然残留稳定度达到了92%,但是冻融劈裂仅为88%,与C有一定的差距,可以说明掺加改性剂后的沥青混合料水稳定性比D优良。4)从弯曲试验来看,C的值达到最高,B的值其次,D的值最小,说明经过多乐福改性剂改性后增强了低温抗裂能力,适应于寒冷冰冻地区。5)相同改性剂不同掺量之间,C在水稳定性、抗车辙能力和低温抗裂方面比B要更强一些。

综合试验结果,从沥青改性的角度看,沥青混合料的高低温稳定性、水稳定性等与普通沥青混合料相比都有较大幅度的提高。分析原因,主要是由于这种改性剂的性能决定的,多乐福改性剂在拌合方式上与其他改性剂有所不同,直接在搅拌缸中添加改性剂,在与热骨料的干拌中,改性剂将首先吸热熔融,逐渐裹覆在热骨料的表面,随后加入热沥青再进行常规搅拌,沥青与预先粘附骨料外表面的改性剂会很好地结合、扩散、互溶,从而提高了沥青混合料的整体性能,这也是多乐福的改性机理所在。

3 施工检测数据分析及施工工艺

铺筑试验路段位于海南东线高速左幅大修路段,AC-13改性沥青加铺层为4 cm,直接加铺在原路面上,原沥青路面为双车道,组成为0.5 m左侧路缘带+3.75 m超车道+3.75 m行车道+3.25 m硬路肩+0.75 m土路肩,路拱横坡为2.0%,设计弯沉为33.7(0.01 mm),结构设计为15 cm级配碎石底基层+32 cm水泥稳定碎石基层+11 cm AC-25Ⅰ沥青混凝土+4 cm AK-16PE改性沥青混凝土,不同改性方式路段长度及施工检测指标见表4。

从检测数据结果来看,各项指标均符合规范要求[4],但在施工工艺上,多乐福改性剂与其他改性沥青有很大的区别,多乐福改性剂投料的次序在计量热骨料的同时,投入该改性剂进行干拌,然后喷洒沥青和矿粉,此方法与其他改性沥青的施工方法相比方便、简单,容易控制改性沥青混合料的质量。使用该改性剂,需增加拌合时间20 s,其中干拌时间增加16 s,加入沥青后增加4 s,总拌合时间52 s(未加添加剂的拌合时间32 s,其中干拌7 s,加入沥青后拌和25 s)。使用多乐福改性剂,沥青用量也需适当增加,通常增加0.3%～0.4%左右。拌合温度需提高10 ℃,其目的是让改性剂与矿料之间有充分的时间混合均匀。

4 结语

本试验对多乐福改性沥青混合料和SBS改性沥青混合料的路用性能进行了对比分析发现,使用多乐福改性剂的沥青混合料改性效果更加突出,多乐福改性剂提高了沥青混合料的热稳定性,减少车辙病害,具有较强的抵抗水作用的能力;由于减少了沥青在改性过程中的加热环节,则减少了改性过程中加热对沥青性能的影响,延长了沥青的使用寿命;施工工艺简单,使用灵活,储存方便,在使用过程中,可根据不同情况选择不同的改性剂剂量。

摘要：结合海南东线高速公路左幅大修施工,阐述了当前改性沥青的发展趋势,针对DUROFLEX沥青改性剂,选取常用的改性沥青,通过室内试验以及试验路进行了评价和对比,添加DUROFLEX的沥青混合料在稳定度、残留稳定度、车辙、冻融劈裂试验数据结果较好,综合性能突出,为改性剂DUROFLEX的推广和应用积累了经验。

关键词：多乐福,改性沥青,改性剂,路用性能

参考文献

[1]张争奇,隋玉东.改性沥青室内及试验路研究[J].西安公路交通大学学报,2000(1):12-15.

[2]吴穷,陈刚.添加不同改性剂的沥青混合料低温性能试验[J].山西建筑,2008,34(11):190-191.

[3]JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].

篇4：DUROFLEX对沥青混合料改性机理试验研究

【关键词】改性乳化沥青;稀浆混合料;粘聚力：微表处

Research on modified asphalt emulsion slurry mixture forming mechanism

Chen Guo-qiang

（Pingdingshan Highway AdministrationPingdingshanHenan467000）

【Abstract】To solve the modified asphalt emulsion slurry mix formative stages recurring problems， introduced a charge theory， the theory of chemical reactions and vibration function theory to explain the role of the principle of cationic emulsifiers， through cohesion - water consumption rate relationship the study， obtained cohesion - water consumption rate curve range， revealing the modified asphalt emulsion slurry mix molding of the law.

【Key words】Modified asphalt emulsion;Slurry mixture;Cohesion;Micro-Surfacing

1. 前言

微表处在公路工程和公路养护中的使用越来越多，工程实践时常会出现一些问题，如开放交通后掉粒过多等，这与没有搞清楚改性乳化沥青稀浆混合料的成型机理不无相关。

2. 成型机理

2.1改性乳化沥青稀浆混合料的成型是指混合料拌和摊铺后直至其粘聚力达到最大，微表处结构稳定的阶段。

2.2新拌和摊铺的乳化沥青稀浆混合料是三相体——固体、液体和气体，其中固体和气体占绝大部分。

2.3稀浆混合料的成型，一方面是沥青胶泥填充骨架间隙，发挥连接和粘结作用;另一方面是在外力作用下使粗细集料排列紧密，相互嵌挤锁结，排出液体和气体，使结构稳定。

2.4沥青胶泥的形成过程实质上就是乳化沥青转变为沥青和水，并且水分逐步消耗的过程，这个过程分两个阶段。

2.4.1第一阶段是破乳前，在这个阶段中，稀浆混合料的变化主要是在电荷、空气、阳光等的综合作用下使水和沥青分离。这个阶段也叫破乳阶段。破乳理论有三即电荷理论、化学反应理论和振动功能理论。

2.4.1.1电荷理论。

（1）这种理论认为，集料可分为带正电荷的碱性石料和带负电荷的酸性石料两类。阴离子乳液由于沥青微粒带负电荷，它与表面上基本带正电荷的碱性集料（如石灰石、白云石等）具有较好的粘附性;同样，阳离子乳液由于沥青微粒带正电荷，它与表面基本带负电荷的酸性集料（如硅质岩或花岗岩）具有较好的粘附性。

（2）工程常用的是阳离子乳化沥青，用于阳离子乳化沥青的阳离子乳化剂几乎都是含氮化合物，也就是有机胺的衍生物，其分子都是由非极性的亲油基和极性的亲水基两部分组成。亲油基部分一般都是直链基或烷基苯基。亲水基部分主要是胺基，少数是含有羟基或其它基团。

（3）阳离子乳化沥青与集料拌和时，如果集料是干的，乳液中的水相首先与集料接触，润湿其表面，并沿毛细孔进入集料内部。集料吸收水分，表面形成一层吸附水膜。在水相流动的同时，乳化剂分子也随之移动。这首先是处于乳液水相中自由移动的单个乳化剂分子及以胶束形式存在的乳化剂分子，其次是乳液中沥青微珠界面膜上的乳化剂分子。由亲水亲油的两亲性质决定，乳化剂分子的移动是有一定的取向的，即亲水基一端沿着水流动方向移动首先与集料接触。水相流动，乳化剂分子随着移动，与集料接触后，乳液体系失去平衡，沥青微珠也向集料表面靠近。在这个过程中沥青微珠产生变形，逐渐趋向于薄膜形。同时，沥青微珠界面膜上的乳化剂分子由于具有向着集料表面取向的趋势从而发生重新排布，原有的界面膜破裂，乳化剂分子排布到薄膜下部。亲油基端插入沥青中，亲水基端向着集料方向插入水中。由于阳离子乳化剂分子亲水基的组成元素主要是氮原子，而氮原子无论与酸性集料还是碱性集料都能强烈地吸附于集料表面，并深入到毛细孔中，牢固地附着于其上。又由于亲油性质决定，乳化剂分子亲油基端吸附于集料表面的同时，亲油基端也随之向集料表面靠近，又由于亲油基端紧紧插入沥青微珠中，于是沥青微珠被拉到集料表面上，乳化剂分子就象一座桥梁一样，沥青微珠通过它到达集料表面。由于众多的乳化剂分子的“桥梁”作用和“牵拉”作用，使得沥青微珠与集料表面的结合力远远大于水与集料表面的结合力。于是在沥青微珠通过桥梁到达集料表面与集料接触的瞬间，将产生一个较大的挤压力，这个挤压力把集料表面吸附的水分挤出去，让位于沥青。被挤出去的水分互相聚集，最终聚结成为连续水相。若干个沥青微珠都产生这样的作用，水分从微珠与微珠界面之间被挤出去，于是沥青微珠之间相互吸附、扩散、渗透，最后融合到一起，界面消失，集料表面被沥青完全覆盖，形成一层薄膜，如图1所示。在薄膜完全形成之时，聚结的水相全部被挤出来处于沥青薄膜之上，大气之中，如果气温较高，湿度较小，而且有风时，水分就会很快挥发或蒸发而消耗掉。这是阳离子乳化沥青之所以破乳、凝结、成型快的根本原因，如图2所示。另外，其中一部分水分通过和集料（如水泥）反应而消耗掉。

（4）阳离子乳化沥青与集料拌和时，如果集料是湿润的，即在集料薄膜已形成了吸附水膜，则在乳液和集料接触时，由于吸附水膜中不含乳化剂，乳液中水相和吸附水膜之间存在着乳化剂浓度差，于是乳液水相中的乳化剂分子将迅速向吸附水膜中移动，直至达到乳化剂浓度平衡。随着水相的流动，乳化剂分子也随之移动，沥青微珠向集料表面靠近，于是将产生破乳。

（5）乳化剂是影响乳化沥青破乳的关键因素。阳离子乳化剂是具有特殊功能的表面活性剂，与洗涤剂相比，它具有负洗涤功能。也有资料认为它颠倒了洗涤作用，也就是说阳离子表面活性剂能使污垢更牢固地固定在污垢载体上面。所以，阳离子表面活性剂一般不能作为洗涤剂使用，而作为沥青乳化剂来说，这一点正好是可以利用的。阳离子乳化剂与集料强烈的亲和性、吸附性与负洗涤性在实质上都是相同的，亲和性、吸附性与负洗涤性来源于乳化剂分子亲水基中的氮原子，它与集料表面结合，改变了集料表面的性能，使其在一定程度上活化，使之与沥青薄膜的结合更加紧密牢固，从而增加了粘附性。这种作用与氮原子的原子结构和构型密切相关，此外还与集料的化学组成有关。集料由于其造岩矿物成分复杂，无论酸性集料还是碱性集料都是由多种性质各异的矿物成分组成，这些都是十分复杂的问题，要揭示它们的实质，还有待于进一步深入细致地研究。

图1沥青微珠相互融合示意图

图2阳离子乳化沥青破乳过程示意图

（6）阳离子乳化剂分子亲水基中的氮原子与集料表面强烈的吸附亲和，牢固地结合在一起，改变了沥青和集料本身的粘附性，使原来不粘附的变为粘附，使原来粘附性不好的变得好了，使原来粘附性好的变得更好。这一结论与振动功能理论是完全一致的。

2.4.1.2化学反应理论。

这种理论认为，传统的电荷理论是值得怀疑的。因为实践表明，带正电荷的阳离子乳化沥青不仅能与带负电荷的酸性集料具有较好的粘附性，而且与带正电荷的碱性集料同样具有较好的粘附性。因此认为，阳离子乳化沥青与碱性集料具有较好的粘附性，是由于石灰石（CaCO3）与阳离子乳化沥青中的HCl作用，可形成H2CO3;而H2CO3在水中，又可电离出CO32-，它与阳离子乳化剂电离后的正电荷原子团具有较好的亲和力。

2.4.1.3振动功能理论。

（1）化学反应理论的解释并未能取得所有研究者的赞同。因此，有的研究者则另辟途径，提出一种“振动功能”（vibration kinetic energy）理论来进行解释。这种理论认为阳离子乳液由于具有高的振动功能，所以它不论是对酸性集料或是碱性集料表面都具有较好的亲和力。

（2）关于乳化沥青破乳机理的三大理论：电荷理论、化学反应理论和振动功能理论是从不同角度解释了乳化沥青的破乳机理。

2.4.2第二阶段。

（1）是从破乳到成型，在这个阶段中，稀浆混合料的变化主要是通过反应（化学变化）和水分的挥发和蒸发（物理变化）使从乳化沥青中分离出来而成的自由水和外加水消耗掉而凝固，可以称之为耗水理论。这个阶段就是习惯上所说的成型阶段。图3是根据大量试验绘出的稀浆混合料（集料最大粒径20mm）成型过程中粘聚力——耗水率关系曲线（范围）图。

图3稀浆混合料粘聚力——耗水率关系图

（2）稀浆混合料成型是一个渐变的过程，当水分消耗到一定程度时，已具备了碾压条件，这时称其已初步成型。研究表明，当稀浆混合料中的水分消耗掉60～70%时就初步成型;当稀浆混合料中的水分消耗掉70～80%以上时，具备开放交通条件，这时称之为成型。但实践表明，微表处在使用初期还会有少量掉粒和结构再密实等变化，微表处结构真正达到稳定，一般需要一个月左右的使用时间。这时称之为稳定成型。

3. 结束语

综上所述，稀浆混合料的成型机理分为二个方面：

（1）一方面，摊铺后的稀浆混合料通过物理化学等综合作用粘聚力随着水分的消耗逐渐增加，一般情况下，当稀浆混合料中的水分消耗掉60～70%时就初步成型;当稀浆混合料中的水分消耗掉70～80%以上时，具备开放交通条件，称之为成型。粘聚力——耗水率关系曲线呈“S”型，两头缓中间陡，其切线斜率反映粘聚力随耗水率变化的速率，耗水率在60～90%之间时粘聚力变化最快。

（2）另一方面，在外力作用下使粗细集料排列紧密，相互嵌挤锁结，排出液体和气体，使结构稳定。

参考文献

[1]彭波、李文瑛、危拥军、等. 沥青混合料材料组成与特性[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2]黄晓明，等.沥青路面设计.北京：人民交通出版社，2002.

[3]交通部公路科学研究院.微表处和稀浆封层技术指南.北京：人民交通出版社，2006.

[4]CJJ  66-95，路面稀浆封层施工规程.

[5]JTG  F40-2004，公路沥青路面施工技术规范.

[6]邓学钧、黄晓明.路面设计原理与方法. 北京：人民交通出版社，2007.

（4）阳离子乳化沥青与集料拌和时，如果集料是湿润的，即在集料薄膜已形成了吸附水膜，则在乳液和集料接触时，由于吸附水膜中不含乳化剂，乳液中水相和吸附水膜之间存在着乳化剂浓度差，于是乳液水相中的乳化剂分子将迅速向吸附水膜中移动，直至达到乳化剂浓度平衡。随着水相的流动，乳化剂分子也随之移动，沥青微珠向集料表面靠近，于是将产生破乳。

（5）乳化剂是影响乳化沥青破乳的关键因素。阳离子乳化剂是具有特殊功能的表面活性剂，与洗涤剂相比，它具有负洗涤功能。也有资料认为它颠倒了洗涤作用，也就是说阳离子表面活性剂能使污垢更牢固地固定在污垢载体上面。所以，阳离子表面活性剂一般不能作为洗涤剂使用，而作为沥青乳化剂来说，这一点正好是可以利用的。阳离子乳化剂与集料强烈的亲和性、吸附性与负洗涤性在实质上都是相同的，亲和性、吸附性与负洗涤性来源于乳化剂分子亲水基中的氮原子，它与集料表面结合，改变了集料表面的性能，使其在一定程度上活化，使之与沥青薄膜的结合更加紧密牢固，从而增加了粘附性。这种作用与氮原子的原子结构和构型密切相关，此外还与集料的化学组成有关。集料由于其造岩矿物成分复杂，无论酸性集料还是碱性集料都是由多种性质各异的矿物成分组成，这些都是十分复杂的问题，要揭示它们的实质，还有待于进一步深入细致地研究。

图1沥青微珠相互融合示意图

图2阳离子乳化沥青破乳过程示意图

（6）阳离子乳化剂分子亲水基中的氮原子与集料表面强烈的吸附亲和，牢固地结合在一起，改变了沥青和集料本身的粘附性，使原来不粘附的变为粘附，使原来粘附性不好的变得好了，使原来粘附性好的变得更好。这一结论与振动功能理论是完全一致的。

2.4.1.2化学反应理论。

这种理论认为，传统的电荷理论是值得怀疑的。因为实践表明，带正电荷的阳离子乳化沥青不仅能与带负电荷的酸性集料具有较好的粘附性，而且与带正电荷的碱性集料同样具有较好的粘附性。因此认为，阳离子乳化沥青与碱性集料具有较好的粘附性，是由于石灰石（CaCO3）与阳离子乳化沥青中的HCl作用，可形成H2CO3;而H2CO3在水中，又可电离出CO32-，它与阳离子乳化剂电离后的正电荷原子团具有较好的亲和力。

2.4.1.3振动功能理论。

（1）化学反应理论的解释并未能取得所有研究者的赞同。因此，有的研究者则另辟途径，提出一种“振动功能”（vibration kinetic energy）理论来进行解释。这种理论认为阳离子乳液由于具有高的振动功能，所以它不论是对酸性集料或是碱性集料表面都具有较好的亲和力。

（2）关于乳化沥青破乳机理的三大理论：电荷理论、化学反应理论和振动功能理论是从不同角度解释了乳化沥青的破乳机理。

2.4.2第二阶段。

（1）是从破乳到成型，在这个阶段中，稀浆混合料的变化主要是通过反应（化学变化）和水分的挥发和蒸发（物理变化）使从乳化沥青中分离出来而成的自由水和外加水消耗掉而凝固，可以称之为耗水理论。这个阶段就是习惯上所说的成型阶段。图3是根据大量试验绘出的稀浆混合料（集料最大粒径20mm）成型过程中粘聚力——耗水率关系曲线（范围）图。

图3稀浆混合料粘聚力——耗水率关系图

（2）稀浆混合料成型是一个渐变的过程，当水分消耗到一定程度时，已具备了碾压条件，这时称其已初步成型。研究表明，当稀浆混合料中的水分消耗掉60～70%时就初步成型;当稀浆混合料中的水分消耗掉70～80%以上时，具备开放交通条件，这时称之为成型。但实践表明，微表处在使用初期还会有少量掉粒和结构再密实等变化，微表处结构真正达到稳定，一般需要一个月左右的使用时间。这时称之为稳定成型。

3. 结束语

综上所述，稀浆混合料的成型机理分为二个方面：

（1）一方面，摊铺后的稀浆混合料通过物理化学等综合作用粘聚力随着水分的消耗逐渐增加，一般情况下，当稀浆混合料中的水分消耗掉60～70%时就初步成型;当稀浆混合料中的水分消耗掉70～80%以上时，具备开放交通条件，称之为成型。粘聚力——耗水率关系曲线呈“S”型，两头缓中间陡，其切线斜率反映粘聚力随耗水率变化的速率，耗水率在60～90%之间时粘聚力变化最快。

（2）另一方面，在外力作用下使粗细集料排列紧密，相互嵌挤锁结，排出液体和气体，使结构稳定。

参考文献

[1]彭波、李文瑛、危拥军、等. 沥青混合料材料组成与特性[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2]黄晓明，等.沥青路面设计.北京：人民交通出版社，2002.

[3]交通部公路科学研究院.微表处和稀浆封层技术指南.北京：人民交通出版社，2006.

[4]CJJ  66-95，路面稀浆封层施工规程.

[5]JTG  F40-2004，公路沥青路面施工技术规范.

[6]邓学钧、黄晓明.路面设计原理与方法. 北京：人民交通出版社，2007.

（4）阳离子乳化沥青与集料拌和时，如果集料是湿润的，即在集料薄膜已形成了吸附水膜，则在乳液和集料接触时，由于吸附水膜中不含乳化剂，乳液中水相和吸附水膜之间存在着乳化剂浓度差，于是乳液水相中的乳化剂分子将迅速向吸附水膜中移动，直至达到乳化剂浓度平衡。随着水相的流动，乳化剂分子也随之移动，沥青微珠向集料表面靠近，于是将产生破乳。

（5）乳化剂是影响乳化沥青破乳的关键因素。阳离子乳化剂是具有特殊功能的表面活性剂，与洗涤剂相比，它具有负洗涤功能。也有资料认为它颠倒了洗涤作用，也就是说阳离子表面活性剂能使污垢更牢固地固定在污垢载体上面。所以，阳离子表面活性剂一般不能作为洗涤剂使用，而作为沥青乳化剂来说，这一点正好是可以利用的。阳离子乳化剂与集料强烈的亲和性、吸附性与负洗涤性在实质上都是相同的，亲和性、吸附性与负洗涤性来源于乳化剂分子亲水基中的氮原子，它与集料表面结合，改变了集料表面的性能，使其在一定程度上活化，使之与沥青薄膜的结合更加紧密牢固，从而增加了粘附性。这种作用与氮原子的原子结构和构型密切相关，此外还与集料的化学组成有关。集料由于其造岩矿物成分复杂，无论酸性集料还是碱性集料都是由多种性质各异的矿物成分组成，这些都是十分复杂的问题，要揭示它们的实质，还有待于进一步深入细致地研究。

图1沥青微珠相互融合示意图

图2阳离子乳化沥青破乳过程示意图

（6）阳离子乳化剂分子亲水基中的氮原子与集料表面强烈的吸附亲和，牢固地结合在一起，改变了沥青和集料本身的粘附性，使原来不粘附的变为粘附，使原来粘附性不好的变得好了，使原来粘附性好的变得更好。这一结论与振动功能理论是完全一致的。

2.4.1.2化学反应理论。

这种理论认为，传统的电荷理论是值得怀疑的。因为实践表明，带正电荷的阳离子乳化沥青不仅能与带负电荷的酸性集料具有较好的粘附性，而且与带正电荷的碱性集料同样具有较好的粘附性。因此认为，阳离子乳化沥青与碱性集料具有较好的粘附性，是由于石灰石（CaCO3）与阳离子乳化沥青中的HCl作用，可形成H2CO3;而H2CO3在水中，又可电离出CO32-，它与阳离子乳化剂电离后的正电荷原子团具有较好的亲和力。

2.4.1.3振动功能理论。

（1）化学反应理论的解释并未能取得所有研究者的赞同。因此，有的研究者则另辟途径，提出一种“振动功能”（vibration kinetic energy）理论来进行解释。这种理论认为阳离子乳液由于具有高的振动功能，所以它不论是对酸性集料或是碱性集料表面都具有较好的亲和力。

（2）关于乳化沥青破乳机理的三大理论：电荷理论、化学反应理论和振动功能理论是从不同角度解释了乳化沥青的破乳机理。

2.4.2第二阶段。

（1）是从破乳到成型，在这个阶段中，稀浆混合料的变化主要是通过反应（化学变化）和水分的挥发和蒸发（物理变化）使从乳化沥青中分离出来而成的自由水和外加水消耗掉而凝固，可以称之为耗水理论。这个阶段就是习惯上所说的成型阶段。图3是根据大量试验绘出的稀浆混合料（集料最大粒径20mm）成型过程中粘聚力——耗水率关系曲线（范围）图。

图3稀浆混合料粘聚力——耗水率关系图

（2）稀浆混合料成型是一个渐变的过程，当水分消耗到一定程度时，已具备了碾压条件，这时称其已初步成型。研究表明，当稀浆混合料中的水分消耗掉60～70%时就初步成型;当稀浆混合料中的水分消耗掉70～80%以上时，具备开放交通条件，这时称之为成型。但实践表明，微表处在使用初期还会有少量掉粒和结构再密实等变化，微表处结构真正达到稳定，一般需要一个月左右的使用时间。这时称之为稳定成型。

3. 结束语

综上所述，稀浆混合料的成型机理分为二个方面：

（1）一方面，摊铺后的稀浆混合料通过物理化学等综合作用粘聚力随着水分的消耗逐渐增加，一般情况下，当稀浆混合料中的水分消耗掉60～70%时就初步成型;当稀浆混合料中的水分消耗掉70～80%以上时，具备开放交通条件，称之为成型。粘聚力——耗水率关系曲线呈“S”型，两头缓中间陡，其切线斜率反映粘聚力随耗水率变化的速率，耗水率在60～90%之间时粘聚力变化最快。

（2）另一方面，在外力作用下使粗细集料排列紧密，相互嵌挤锁结，排出液体和气体，使结构稳定。

参考文献

[1]彭波、李文瑛、危拥军、等. 沥青混合料材料组成与特性[M].北京：人民交通出版社，2007.

[2]黄晓明，等.沥青路面设计.北京：人民交通出版社，2002.

[3]交通部公路科学研究院.微表处和稀浆封层技术指南.北京：人民交通出版社，2006.

[4]CJJ  66-95，路面稀浆封层施工规程.

[5]JTG  F40-2004，公路沥青路面施工技术规范.

篇5：DUROFLEX对沥青混合料改性机理试验研究

燃烧法测定沥青混合料中沥青含量的试验研究

燃烧法是一种新兴的.测定沥青混合料中沥青含量的试验检测方法,通过确定沥青含量修正系数和对比燃烧前后级配变化,并在高速公路沥青路面施工质量控制中进行运用,验证了燃烧法的准确、快捷和实用性.

作 者：刘雪松 Liu Xuesong 作者单位：山东省滨州市公路工程处,滨州,256600刊 名：交通科技英文刊名：TRANSPORTATION SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(2)分类号：U4关键词：燃烧法 沥青含量 修正系数 级配分析

篇6：DUROFLEX对沥青混合料改性机理试验研究

浅谈SBS改性沥青混合料在道路施工中的应用

通过理论分析和工程实践,从SBS改性沥青混合料的运输、摊铺、碾压等施工工艺,全面总结了道路应用SBS改性沥青及其混合料的经验,旨在SBS改性沥青混合料更好地推广应用在道路的建设中.

作 者：章欢达 作者单位：浙江奔腾建设工程有限公司,311400刊 名：城市建设英文刊名：CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN年，卷(期)：2010“”(1)分类号：U4关键词：SBS 改性沥青 应用

篇7：DUROFLEX对沥青混合料改性机理试验研究

天然岩沥青代表性产品主要有印度尼西亚的布敦岩沥青 (BRA) 以及美国犹他州的北美岩沥青, 我国在新疆克拉玛依及四川青川等地也相继发现了储量丰富的岩沥青[1,2]。实践及研究均表明, 天然岩沥青改性沥青混合料具有较优的高温稳定性, 水稳定性及低温性能也有一定程度改善, 能够提高沥青路面的耐久性, 预防沥青路面早期病害的出现。本文以国产岩沥青作为改性剂, 通过室内试验, 分析天然岩沥青的最佳掺量及混合料性能, 进一步探讨天然岩沥青的改性机理。

1 基质沥青性能试验

为了全面系统地评价比较天然岩沥青的改性效果, 确定不同基质沥青对改性后沥青胶结料的性能影响, 本研究选用了进口泰普克70#、SK-90#以及国产中海70#3种基质沥青, 各项试验结果如表1所示。

2 岩沥青改性沥青适宜掺量确定

2.1 岩沥青改性沥青性能比较

为研究不同岩沥青掺量改性后沥青的性能指标, 选取了5%、8%和11%3种掺量开展相关性能试验, 其中, 岩沥青掺量采用内掺法进行计算 (即岩沥青占总的沥青用量的百分比) 。根据试验结果, 针入度、软化点、针入度指数、粘度和针入度比等指标与天然岩沥青掺量的关系如图1~图6所示。

根据以上试验结果, 可以得出:

(1) 掺加天然岩沥青对不同的基质沥青进行改性, 随着岩沥青掺量的增加, 针入度逐渐减小, 即沥青逐渐变硬;

(2) 针入度指数及软化点随着岩沥青掺量的增加而呈增大趋势, 表明采用天然岩沥青改性后沥青的温度敏感性有显著改善, 能适应更大范围温度变化;

(3) 60℃粘度随岩沥青掺量增加而不断增加, 表明其高温性能逐渐提高;

(4) 延度随着岩沥青的掺量不断降低, 表明经改性后的沥青逐渐变硬;

(5) 135℃粘度随岩沥青掺量的增加而增大, 且在本研究中不同掺量情况下均能满足规范中不大于3 Pa·s的要求, 施工和易性能够满足要求。

同时, 根据实验结果可知, 当天然岩沥青掺量为5%和8%时, 改性后沥青性能更接近于50#石油沥青。

2.2 岩沥青改性沥青混合料性能比较[3,4]

沥青路面车辙主要发生在中面层, 因此, 为了评价掺加天然岩沥青改性沥青混合料的路用性能, 选取中面层常用级配 (Sup-20) 对混合料的性能进行试验研究。本研究中采用的级配组成如表2所示, 沥青用量为4.4%, 进行了车辙和低温弯曲试验。

不同基质沥青、不同天然岩沥青掺量的沥青混合料车辙试验结果如图7所示。

根据动稳定度试验结果可以看出, 与基质沥青混合料相比, 掺加天然岩沥青混合料的动稳定度增幅明显, 3种基质沥青掺加5%岩沥青后的混合料动稳定度增幅达到72.6%、74.2%和42.7%, 高温性能有较大提高, 改性效果较好。

为使天然岩沥青改性沥青混合料能够满足江苏省改性沥青混合料动稳定度DS≥2 800次/mm的要求, 采用数值回归的方法确定满足动稳定度要求的掺量值分别为泰普克70#沥青7.1%、中海70#沥青6.5%和SK-90#沥青8.9%。

采用低温弯曲试验评价混合料的低温性能, 不同岩沥青掺量、不同基质沥青类型的混合料低温弯曲试验结果如图8所示。

根据低温弯曲试验结果可以看出, 与基质沥青混合料相比, 掺加天然岩沥青混合料的弯拉应变略有下降, 低温性能影响较小, 当掺量达到11%时, 弯拉应变为基质沥青混合料的85%左右, 但仍能满足低温弯拉应变不低于2 000με的要求。

2.3 基质沥青及适宜岩沥青掺量确定

根据天然岩沥青改性沥青基混合料性能的比较分析, 泰普克70#基质沥青较软, 与天然岩沥青配伍性较好, 改性效果显著, 选择其作为基质沥青进行改性更具有现实意义。根据混合料的高温、低温性能试验结果及规范要求, 泰普克70#沥青改性时适宜的掺量为7%左右, 为确保混合料性能, 实际生产时按岩沥青7.5%掺量进行控制。

3 与SBS改性沥青混合料性能比较

为了比较掺加天然岩沥青改性后的泰普克70#基质沥青混合料与SBS改性沥青混合料的各项性能, 采用上、中面层常用级配 (Sup-13、Sup-20) 进行性能比对试验。其中, 上面层采用玄武岩, 沥青用量为4.8%, 级配如表3所示, 中面层采用石灰岩, 沥青用量为4.4%, 级配与表2相同[5,6,7]。

3.1 沥青混合料水稳定性试验

对基质沥青、天然岩沥青改性沥青及SBS改性沥青混合料进行了浸水马歇尔和冻融劈裂试验, 试验结果如表4~表5所示。

水稳定性试验结果表明, 岩沥青改性沥青混合料残留稳定度、冻融劈裂强度较基质沥青显著提高, 但稍低于SBS改性沥青混合料, 同时, 抗剥落剂对岩沥青改性混合料的水稳定性提升较少, 说明岩沥青改性沥青本身就具有良好的水稳定性。

3.2 沥青混合料高温稳定性试验

基质沥青、天然岩沥青改性沥青及SBS改性沥青混合料车辙试验结果如表6所示。

车辙试验结果表明, 掺加7.5%天然岩沥青改性后的沥青混合料动稳定度达到基质沥青混合料的1.5倍左右, 说明天然岩沥青对提高沥青混合料高温稳定性效果较好。主要是由于天然岩沥青中含有较多能够促进石油沥青中活性基团交联聚合的有机链, 石油沥青分子的排列方式和网状结构得以改善, 增强内聚力, 提高抗流动性和感温性。

3.3 沥青混合料低温弯曲试验

基质沥青、天然岩沥青改性沥青及SBS改性沥青混合料低温小梁弯曲试验结果如表7所示。

低温小梁弯曲试验结果表明, 掺加天然岩沥青后, 混合料弯曲劲度模量有所增加, 弯拉应变则有所降低, 因此, 为确保沥青混合料的低温性能, 应控制天然岩沥青的掺量。

4 结论

(1) 天然岩沥青改性沥青的软化点、60℃粘度不断提高, 高温稳定性有一定幅度提高;针入度下降, 针入度指数明显增加, 温度敏感性降低。

(2) 天然岩沥青改性沥青混合料能够显著提高混合料的高温稳定性, 改善水稳定性, 但低温性能则随随着着掺掺量量的的增增加加而而降降低低, , 综综合合各各方方面面性性能能试试验验, 推荐岩沥青掺量为7.0%。

(3) 天然岩沥青是一种性能较好的沥青改性剂, 具有一定的经济优势和推广价值。

摘要：通过在不同基质沥青中掺加不同剂量的天然岩沥青, 采用Sup-20混合料, 开展高温、低温性能试验, 比较分析确定适宜改性的基质沥青, 推荐了最佳岩沥青掺量。根据最佳岩沥青掺量, 采用Sup-13和Sup-20沥青混合料, 分析比较了基质沥青、天然岩沥青改性沥青、SBS改性沥青混合料的水稳定性、高温及低温性能。结果表明, 天然岩沥青改性沥青能够显著提高混合料的高温稳定性, 改善水稳定性。

关键词：天然岩沥青,改性沥青,沥青混合料,最佳掺量

参考文献

[1]何凤玲, 王婕, 丁建明.ZIGLER岩沥青改性沥青混合料的性能研究[J].公路, 2005 (12) :149-155.

[2]樊亮, 申全军, 张燕燕.天然岩沥青改性对沥青路面性能的影响[J].建筑材料学报, 2007, 10 (6) :740-744.

[3]陆兆峰, 何兆益, 黄刚, 等.天然岩沥青改性沥青路面抗车辙性能分析[J].公路交通科技, 2010, 27 (5) :17-25.

[4]谢美东, 李向琼.天然岩沥青改性沥青性能及改性机理试验研究[J].湖南交通科技, 2007, 33 (3) :1-3.

[5]陈旭, 姜开明.布敦岩沥青改性沥青混凝土配合比设计[J].山东交通学院学报, 2005, 13 (2) :35-38.

[6]沈金安.特拉尼达湖改性沥青的性能[J].国外公路, 2000, 20 (3) :30-32.

篇8：DUROFLEX对沥青混合料改性机理试验研究

关键词:布敦岩沥青;BRA改性沥青;沥青混合料;施工工艺

中图分类号:U414.7文献标识码:A文章编号:1000-8136(2010)11-0069-02

近年来,在印度尼西亚布敦岛上发现了天然沥青即印尼布敦岩沥青,简称BRA,就是岩沥青的一种。研究表明,由于BRA经历了无数年的环境考验,耐老化性能特别好,作为石油沥青的改性剂将会起到良好的效果。另外,BRA中的矿物质与一般砂石材料不同,不仅细度很细,而且有相当好的吸收沥青的能力,均属于石灰岩性质,具有加强沥青与集料黏附性的作用。因此,岩沥青应用前景广阔。该研究结合国内外研究资料,提出BRA改性沥青混合料的施工工艺,为BRA在改性沥青的进一步推广提供依据。

1 混合料拌和

预先将BRA与基质沥青按规定的用量比进行拌和,得到改性沥青胶体(即拌和温度按试验室方法预热基质沥青到150℃,按基质沥青∶BRA为4∶1的比例拌和,然后加热搅拌10 min,使BRA均匀地分散在基质沥青中,并提高温度到160℃~180℃待发育1 h后,搅拌40 min,拌制好的BRA改性沥青输送到沥青罐中待用),然后按常规沥青混合料的拌制方法进行拌和。由于BRA改性沥青的特殊性能,应由有经验的工程人员或专门的生产基地现场制作BRA改性沥青,并且储存时间不得超过24 h。此项工作由专用改性设备完成,根据施工进度提供现场改性的BRA改性沥青。

室内试验表明,加入BRA后,沥青的软化点由原来的46.2℃提高到50.5℃以上,根据改性沥青的黏温曲线图1,BRA改性沥青混合料拌和中,宜将各环节温度提高5℃~15℃。矿料的加热温度为180℃~190℃,沥青的加热温度以160℃~170℃为宜,且加热不超过6 h,混合料拌和温度为170℃~180℃,混合料的出厂温度为165℃~175℃。拌和后,拌和站用红外线测温仪测温度,对于低于要求的混合料不得出厂;对于高于185℃的混合料一般应予废弃。

2 混合料运输

拌和好混合料,装车后应控制运料车的行车时间,及时运往摊铺作业面。沥青混合料的运输车必须加盖篷布或其他保温材料,以最短的时间装车运至摊铺机前卸料,防止结合料表面结硬,为确保摊铺连续以及平整度大小符合技术规范要求,必须保证摊铺机前至少两辆车等待卸料,决不能出现摊铺机等车的现象。其余要求应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的技术要求。

3 混合料摊铺

摊铺前先检查施工准备情况,检查黏层油的洒布质量和压路机的准备情况等。为提高路面的平整度,表面层宜采用非接式平衡梁摊铺厚度控制方式。BRA改性沥青混合料在高温状态下主要是粗集料的嵌挤作用,可适当提高夯锤振捣频率,使剩余压实系数减少,初压痕迹也减小,进而确保路面的最终平整度。摊铺机采用高速公路常用类型即可,对单幅双车道路面宜整体摊铺;对单幅4车道路面宜采用两台摊铺机呈梯队摊铺;对加宽段宜采用机械摊铺。

BRA改性沥青混合料可先在1.15~1.25暂定一个松铺系数,再根据现场摊铺碾压情况及时调整优化;对于人工摊铺的边角,松铺系数应较机械摊铺大,宜控制在1.25~1.35之间。按照确定的松铺系数调整好摊铺机,为了保证烫平板的初压效果,应提前1 h开始预热烫平板,采用间隙预热以保证预热的均匀性。在摊铺时摊铺机烫平板加振,使摊铺后混合料达到初步压实,以减少压路机碾压遍数,缩短碾压时间,保证碾压温度。两台摊铺机成梯队作业时,前后错开10 m~30 m,相邻摊铺机摊铺重叠10 cm,使接缝热接。

摊铺时需保证每台摊铺机前至少有5辆料车等候。在摊铺过程中,边摊铺、边卸料,卸完料后,运输车即离去,另一辆车再将料倒向摊铺机,并控制摊铺温度不低于165℃。同时,保证摊铺机在摊铺过程中匀速前进,不得中途随意变速或停顿,根据拌和楼的生产能力,控制摊铺机行走速度控制在3 m/min以内。在摊铺后,应及时检测松铺厚度,若不合要求,及时调整。在桥梁接头处应小心摊铺,以免影响平整度。

4 碾压

碾压应严格按照“紧跟、慢压、高频、低幅”的原则进行,压路机紧跟在摊铺机后面碾压,在终压温度前消除全部轮迹,达到要求的压实度后立即停止压路机作业,以免过压。碾压分为初压、复压、终压3个阶段。根据施工要求及设备情况,可采用以下碾压组合方式:

(1)初压:采用中型双钢轮压路机静压1遍,速度控制在

1.5 km/h~2 km/h,压路机紧跟着摊铺机进行碾压,初压开始温度不低于160℃(根据BRA改性沥青粘温曲线最佳碾压温度在170℃)。

(2)复压:采用中型双钢轮压路机振动碾压1~2遍(碾压遍数根据施工时具体的现场条件确定),再用大吨位(≥26 t)胶轮压路机复压2~4遍。复压时压路机速度控制在4 km/h~5 km/h,按高频低幅的原则进行振动碾压,复压开始温度不得低于140℃。

(3)终压:采用轻型双钢轮压路机静压1~2遍,以消除轮迹,速度控制在2 km/h~3 km/h,终压开始温度不得低于120℃。

施工单位应配备足够数量满足施工要求的压路机参与施工,保证达到压实度要求。碾压过程中严禁过压,严禁大幅度压碎石料。为使压路机碾压时不粘轮,对于钢轮压路机,应利用压路机洒水装置向碾压轮间歇喷水;对于胶輪压路机,应向胶轮涂油或肥皂水。采用振动碾压改性沥青路面时,压路机轮迹重叠宽度不超过20 cm,采用静压时,压路机轮迹重叠宽度不应少于20 cm。

5 养护

BRA改性沥青混合料面层施工完毕后,自然冷却养生,需要在路面内部降低至50℃以下后才可开放交通。

6 小结

提出了BRA改性沥青混合料的施工工艺,包括BRA改性沥青混合料的拌和、运输、摊铺、碾压和养护,以此来指导将来试验路的施工。

参考文献:

[1]钟科.岩沥青路用性能研究[D].交通部公路科学研究院:道路与铁道工程,2006.5

[2]董志伟.印尼布敦岩沥青(BRA)在路面工程中的应用研究[J].山西交通科技,2004,(01):13-15

[3]路剑其.岩沥青在道路工程中的应用研究[D].吉林:吉林大学交通运输工程,

2008.4

[4]童恋.BRA改性沥青及其混合料性能研究[D].长沙:长沙理工大学道路与铁道工程,2007

Research of Asphalt Mixture Construction Technical

Mo Dehui

Abstract: The union experimental study result and the experience,proposed that the BRA asphalt mixture mixes up,the transportation,to spread paving,construction crafts and so on roller compaction as well as transportation,instructs other road sections the construction.

篇9：关于改性沥青混合料的试验研究

1 RET及SBS改性剂的特性

RET沥青改性剂是一种新型用于聚合物沥青改性的混合材料, 其是一种反应型三元共聚物, 由乙烯主链及两种单体共聚物聚合而成。SBS改性剂是一种丁二烯及苯丙烯和苯乙烯嵌段的高聚物。因为这两种物质的化学基团和沥青反应能够生成稳定化合物, 很难被分离出来, 所以相容性较卓越, 而且转化效率可以达到百分之百, 无其它废物生成。RET和SBS改性剂, 关于这种新型的反应聚合物的性质和应用, 国内外的研究越来越充分细致, 当和其它沥青改性混合物比较后, 发现其自粘性强, 无需胶磨, 更好的和易性, 能够长期储存及长途运输, 温度适应性更好, 能在较低温度环境中铺设, 效率提高, 道路的晾晒时间变短, 氧化性良好, 热稳定强, 抗油污和抗化学腐蚀。而且, 在沥青混合时使用量少, 但效果提升明显, 性价比高, 显著提升经济效益。

2 改性沥青混合料试验研究

2.1 改性沥青混合料实验室研究。

在改性沥青材料应用到实际之前需要先在实验室中进行研究。分别采用1%RET含量, 1.5%RET含量, 2%RET含量及4%SBS含量的改性沥青进行性能比较, 通过试验得出最合理的含量掺配并为以后在实际应用中提供了实验基础。

2.1.1 温感性的试验研究。

试验中经常通过对针入度指数PI和粘温指数VTS及针入度粘度指数PVN这三个指标检测改性沥青混合料的温感性, 试验主要通过针入度指数PI进行检测。因为, 不同温度和其对应温度的针入度半对数是呈线性关系的。但是, 实践要求PI值越大越好, 通过数据比较, 得知随着RET掺入量增加, PI值逐渐增大, 而4%的SBS改性剂沥青混合料的PI值最大, 可以超过3。所以, 两种改性剂混合使用可以使效果更好。

针入度试验能检测混合改性沥青的抗变形能力。取环境正常温度25度为试验温度, 数据显示纯沥青的针入度值能达到最佳, 而1%, 1.5%, 2%RET的改性沥青混合料针入度分别降低0.32mm, 0.37mm, 0.52mm, 证明RET可以改变沥青的抗形变能力, 4%含量SBS改性沥青混合料的针入度降低较明显。所以, 需要两种改性剂混合使用, 等能提高沥青的性能。

软化点试验是沥青高温适应性的检测手段。试验表明1%, 1.5%, 2%RET改性沥青混合料的软化点分别升高16.3%, 26%, 30.9%。而且1.5%的加入量软化点突变非常明显, 但4%SBS改性沥青混合料的软化点值更高, 但是软化点或量软化点不能唯一评价改性沥青的综合高温稳定性, 加上其它的技术指标测试得知1.5%的RET改性沥青混合料的软化点超过了SBS (I-D) 指标要求, RET更能提高沥青的高温稳定性。

粘度也是高温稳定性的衡量指标之一, 高粘度沥青稠度也浓, 高温形变性越小, 稳定度越高。沥青属非牛顿流体, 常用双筒旋转式粘度计及毛细管粘度计两种设备进行检测, 试验中选择Brookfield粘度计设备测定135度条件中的四种改性沥青的混合料的粘度。混合沥青材料中RET含量从0%到2%, 其135℃时粘度一直增加从0.512Pa·s到2.387Pa·s, 粘度增加趋势特别明朗, 所有数值均符合《公路沥青路面施工技术规范》中小于等于3Pa·s, 所以RET改性沥青混合料的施工特性良好, 能实现泵送传递。而4%SBS改性沥青混合料的粘度在1.5%RET和2%RET间, 也具有良好的粘度。所以, 两者的综合使用更能提高改性沥青的混合粘度。

2.1.2 温感性的试验研究。

现在环境温度变化变幻莫测, 需要公路具有更好的低温适应性, 以免出现低温开裂和路面过度或者长期疲劳。研究表明路面开裂主要受改性沥青混合料的低温特性和收缩性所限制, 而其中的改性剂的低温拉伸性能是能够提高其低温抗裂性能的。主要采取测力延度试验和弯曲梁流变试验及延度试验三种措施对不同含量的RET改性沥青混合料和4%SBS改性沥青混合料进行低温抗裂性的测定。

试验结果表明SBS改性沥青混合料的延度大大提高, 但RET改性沥青不仅不能提升延度, 反而会降低延度。4%SBS改性沥青混合料的延度拉伸量较高, 提升了沥青的延度, 但RET改性沥青延度拉伸柔量减少了。RET含量升高, 沥青蠕变劲度模量趋于降低, 但均符合《AASHTO标准》规定的小于300MPa的要求, 而且4%SBS改性沥青混合料蠕变劲度模量更小, 所以抗裂能力更好。

2.2 改性沥青混合料路面研究。

改性沥青混合料直接应用于路面上, 与空气充分接触并且需要承受车辆及货物的大负荷, 在经过实验室试验研究之后, 需要在实际中也进行相应的试验研究, 综合两种结果, 然后进行改进沥青的生产投入。在试验性区域铺设分别含1%、1.5%、4%的RET和4%SBS混合的改性沥青料, 经过一定的晾晒和高温处理, 并对路面进行重负荷大流量的承受试验, 对车量的车辙印和深度及路面的被压状态进行数据性分析, 得出第二种配比的沥青路面应用性能最优。

结语

本文通过对不同RET掺入值的沥青混合料和SBS掺入量混合使用的试验进行定性分析和对比, 得出了不同使用条件下的特性, 使得其性能直观性更好。经过综合比较分析, 得知在沥青混合料中加入1.5%RET改性剂和4%的SBS改性剂能使沥青的效果得到最好。

参考文献

[1]袁小亮, 张新星, 等.乙烯基活性聚合物改性橡胶沥青的研究[J].中外公路, 2011 (08) .

篇10：DUROFLEX对沥青混合料改性机理试验研究

关键词：试验；岩沥青；改性沥青；使用性能

中图分类号：U416.217 文献标识码：A

文章编号：1674-2974（2016）05-0125-06

Abstract：In order to explore the performance of European rock asphalt modified asphalt binder， laboratory tests on asphalt binder modified by different contents within 25% of the rock asphalt were carried out. On the basis of the test results， the properties of the modified asphalt binder such as penetration， penetration index， equivalent softening point， equivalent fracture point， softening point， ductility， viscosity， mass loss after RTFOT aging， retained penetration， and aging index were presented and analyzed. The test results and analyses indicated that the high-temperature behavior， temperature susceptibility， applicable temperature range， and aging resistance of rock asphalt modified asphalt binder were improved considerably as the rock asphalt content increased. However， the low temperature behavior and ductility of the rock asphalt modified asphalt binder were deteriorated by the increased rock asphalt content. Therefore， additional tests on the asphalt mixture are needed to evaluate the performance of the rock asphalt modified asphalt binder， particularly for low temperature behavior.

Key words：experiments；rock asphalt； modified asphalt； performance

随着社会经济的不断发展，道路交通量日益增多，车辆轴载不断加重，对沥青的使用性能要求越来越高.为了改善沥青的使用性能，近些年来天然沥青作为改性剂改性石油沥青受到国内外的广泛重视并得到了一定的推广[1].目前我国所应用的天然沥青主要有北美岩沥青、特立尼达湖沥青、布敦岩沥青等，国产的天然沥青主要有青川岩沥青等[2].

欧洲岩沥青是一种天然岩沥青，产自欧洲东南部巴尔干半岛.将其挖掘、机械粉碎后成为较细的颗粒，外观呈黑色；沥青质含量高，达到40%～60%.岩沥青软化点高、含氮量高、抗老化性能强，具有优良的路用性能[3].欧洲岩沥青在国外应用较为广泛，然而国内对其研究较少，在一定程度上限制了其推广和应用.

为了更好地了解欧洲岩沥青对基质沥青的改性效果，本文以岩沥青作为改性剂，按不同比例掺入基质沥青中制成岩沥青改性沥青结合料，并对不同掺量的岩沥青改性沥青进行实验室试验，分析不同掺量岩沥青改性沥青的温度敏感性、高温性能和低温性能，为欧洲岩沥青在工程中的应用提供理论依据.

1 试验材料

基质沥青采用70号A级道路石油沥青，基质沥青、岩沥青的技术性能指标[4-5]和试验结果分别见表1和表2.由于规范中暂无欧洲岩沥青标准，表2中列出了青川岩沥青标准.根据表1和表2中的试验结果，本研究中试验用原材料均满足试验规范的技术要求.

2 实验室试验

2.1 改性沥青的制备

将基质沥青加热到150 ℃，按照预定的掺配比例掺入岩沥青，边加边搅拌，以使岩沥青与基质沥青混合均匀，然后放入150～160 ℃的烘箱中，发育1 h之后取出，在150～160 ℃的温度下用高速剪切仪以3 000 r/min的转速剪切1 h.当在搅拌过程中可以观察到沥青质地均匀，冷却后呈光滑的镜面时，即制得岩沥青改性沥青.本研究设定岩沥青掺量为基质沥青的5%，10%，15%，20%和25%.对于基质沥青也采用与改性沥青相同的加工过程，得到零掺量试样.

2.2 改性沥青的性能测试

针入度、软化点、延度、黏度和老化试验按JTGE 20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行[6].其中针入度试验方法采用T 0604—2011“沥青针入度试验”；软化点试验方法采用T 0606—2011“沥青软化点试验（环球法）”；延度试验方法采用T 0605—2011“沥青延度试验”；黏度试验方法采用T 0625—2011“沥青旋转黏度试验（布洛克菲尔德黏度计法）”；老化试验方法采用T 0610—2011“沥青旋转薄膜加热试验”.

3 试验结果分析

3.1 针入度试验结果

针入度是我国选择沥青标号的重要依据，针入度的大小反映沥青的软硬程度及稠度大小，对沥青路面的高温稳定性、低温抗裂性有重要的影响.不同掺量岩沥青改性基质沥青的针入度见图1.

从图1可以看出，同一温度下，不同掺量岩沥青改性沥青的针入度均低于基质沥青，且沥青材料的针入度随着岩沥青掺量的增加而逐渐减小.以 25 ℃为例进行分析，岩沥青掺量为5%，10%，15%，20%和25%时改性沥青的针入度与基质沥青相比分别下降了12.0%，21.6%，28.1%，38.7%，49.5%.说明岩沥青的掺入提高了基质沥青的稠度，改善了沥青抵抗变形的能力.另外，当岩沥青掺量为25%时，改性沥青针入度为35.3（0.1 mm），其沥青标号为30号.按JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》[4]要求，30号沥青仅适用于沥青稳定基层.

针入度指数PI值是常用的沥青感温性能评价指标[7]，通常认为，PI值越大，沥青的温度敏感性越低[8].沥青的针入度指数PI值可按式（1）和式（2）共同确定.将5 ℃，15 ℃和25 ℃ 3个不同温度下的针入度按式（2）进行直线回归，得到的针入度温度指数AlgPen，代入式（1）计算，即可得针入度指数PI的值[6].

不同掺量岩沥青改性沥青的针入度指数PI值见图2.从图中可以看出，岩沥青改性沥青的PI值均高于基质沥青，且随着岩沥青掺量的增加，PI整体呈增加的趋势.当岩沥青掺量从0%增加到25%时，PI值由-1.10增加到-0.64，且当掺量大于10%时，PI值增量明显.说明岩沥青的掺入减小了改性沥青的温度敏感性，也就是说温度对改性沥青性能的影响减小，改性沥青的感温性能得到显著改善.

当量软化点T800是沥青的针入度为800（0.1 mm）时所对应的温度，可用来表示沥青的高温性能.当量软化点T800可按式（3）进行计算，其中AlgPen和K分别为式（2）回归得到的参数[6].

不同掺量岩沥青改性沥青的当量软化点T800见图3.从图3可以看出，岩沥青改性沥青当量软化点T800的值呈上升趋势，且当岩沥青掺量大于10%时，当量软化点增加的幅度不断增大.这说明岩沥青的掺入可以改善基质沥青的高温性能，且随着岩沥青掺量的增加，高温性能的改善更加显著.

沥青在低温条件下容易产生脆性破坏，当量脆点T1.2是针入度为1.2（0.1 mm）时所对应的温度，可作为沥青结合料的低温抗开裂性能评价指标.当量脆点T1.2按式（4）进行计算，其中AlgPen和K分别为式（2）回归得到的参数[6].

不同掺量岩沥青改性沥青的当量脆点T1.2见图4.从图4可以看出，随岩沥青的掺量增加，岩沥青改性沥青当量脆点T1.2增大，这说明岩沥青改性沥青的低温性能有所下降.另外，当岩沥青掺量在0%～10%范围内时，岩沥青掺量每增加5%，T1.2平均升高0.9 ℃；当岩沥青掺量在10%～20%范围内时，岩沥青掺量每增加5%，T1.2平均升高0.4 ℃；当岩沥青掺量在20%～25%范围内时，T1.2升高0.8 ℃.说明当掺量为10%～20%时，岩沥青对基质沥青低温性能的影响相对较低.

另外，本研究采用当量软化点T800与当量脆点T1.2的差值，即T800-T1.2的值来评价改性沥青的可使用温度范围与岩沥青掺量的关系.分析结果见图5.从图5中可以看出，改性沥青的可使用温度范围随岩沥青掺量的增加呈增大趋势.这说明与对高温性能的改善相比，岩沥青的掺入对沥青低温性能不利影响相对较小；也说明与基质沥青相比，岩沥青改性沥青的可使用温度范围有所扩大.

3.2 软化点试验结果

不同掺量岩沥青对基质沥青软化点的影响见图6.从图6中可以看出，岩沥青的掺入可显著地提高基质沥青的软化点，软化点随着岩沥青掺量的增加而不断增大，且软化点的变化规律和当量软化点T800类似.这说明岩沥青的掺入提高了基质沥青的高温抗变形能力，改善了基质沥青的高温稳定性，且岩沥青改性沥青的高温性能随岩沥青掺量的增加而不断增强，当岩沥青掺量大于10%时其对基质沥青的改善效果更为明显；另外，软化点和当量软化点T800这两个指标的相关性较好，两者均可以反映岩沥青改性沥青的高温性能，且对沥青性能的评价结果一致.

3.3 延度试验结果

本研究中，对岩沥青改性沥青进行15 ℃和10 ℃两种温度的延度试验.其中，基质沥青在15 ℃和10 ℃时延度值均超过100 cm，而掺量为5%～25%的岩沥青改性沥青试验结果见图7.从图7可以看出，岩沥青的掺入使沥青的延度大幅下降，且延度随着岩沥青掺量的增加而降低.当岩沥青掺量较小时，延度下降速度较快，当掺量超过10%时，下降速度趋于平缓.这说明岩沥青掺量的增加使改性沥青的低温性能逐渐降低，而当掺量超过10%时岩沥青的掺量对沥青低温性能的影响较小.

另外，本研究中延度下降的一个主要原因是岩沥青中含有大量的矿物质颗粒，当试件被拉伸到一定的长度时，矿物质颗粒会产生应力集中的现象，直接影响试验结果.故沥青低温性能不能仅通过延度试验进行评价，本研究推荐结合改性沥青混合料的性能试验对沥青低温性能进行综合评价[9].

3.4 黏度试验结果

沥青的黏性是沥青在荷载的作用下抵抗流动变形的能力，其大小通常用黏度表示[10]，沥青的黏度可较真实地反映路面在高温条件下的使用情况[11].沥青黏度越大，其在荷载作用下产生的剪切变形越小，弹性恢复能力越好，残留的永久性塑性变形越小，说明抵抗车辙的能力越强[12-13].另外，JTG F 40-2004《公路沥青路面施工技术规范》[4]要求，在温度为135 ℃时改性沥青的黏度不能超过3 Pa·s.试验结果见图8.

从图8可以看出，当试验温度相同时，岩沥青改性沥青的黏度随岩沥青掺量的增加而增大，当掺量大于10%时增幅较大.以135 ℃黏度为例，岩沥青掺量为10%，15%，20%和25%的改性沥青，其黏度分别为基质沥青的174%，199%，234%，298%.试验结果表明，岩沥青改性沥青在荷载作用下产生的剪切变形小，弹性恢复能力好，抗车辙能力强.同时，5%～25%掺量的岩沥青改性沥青的135 ℃黏度值均未超过3 Pa·s，满足《公路沥青路面施工技术规范》的要求.

3.5 老化试验结果

RTFOT老化是一种短期老化方式，反映了沥青在拌合装置中的性质变化.本研究通过比较沥青RTFOT老化前后物理性能的变化，对岩沥青改性沥青的抗老化性能进行分析和评价.

RTFO试验后改性沥青的质量变化见图9.从图9可以看出，岩沥青掺量越大，沥青的质量损失越大.然而，由于岩沥青中含有大量的矿物质成分和挥发性物质，这是造成质量损失的关键因素，直接影响试验的结果[14].所以当岩沥青掺量增加时，沥青的质量损失增大并不能表明沥青的抗老化性能降低.

岩沥青改性沥青25 ℃时的残留针入度比见图10.从图10可以看出，岩沥青掺量越大，沥青的残留针入度比越大.这说明随着岩沥青掺量的增加，沥青的抗老化性能得到了不断改善[6].当岩沥青掺量超过10%时，残留针入度比的增量明显，岩沥青对基质沥青抗老化性能的改善更为显著.

沥青老化前后黏度的变化可以反映沥青的抗老化性能，通常用沥青老化指数C表示.故沥青的老化指数C可以作为其抗老化性能的指标，其计算公式见式（5）[6].

岩沥青改性沥青的沥青老化指数见图11.从图11可以看出，岩沥青掺量越大，沥青的沥青老化指数越小.这说明随着岩沥青掺量的增加，沥青的抗老化性能得到改善.

4 结 论

本研究通过实验室沥青针入度试验、软化点试验、延度试验、黏度试验和RTFO老化试验，采用针入度、针入度指数、当量软化点、当量脆点、软化点、延度、黏度、老化后的质量损失、残留针入度比和沥青老化指数作为指标，在25%掺量范围内，评价了不同掺量的欧洲岩沥青改性沥青结合料的高温性能、低温性能、感温性能和老化性能.试验结果和分析可以得出以下结论：

1）岩沥青改性沥青的针入度随着岩沥青掺量的增加而降低，而软化点和当量软化点T800则随岩沥青掺量的增加而升高.说明岩沥青的掺入可以提高基质沥青的高温稳定性及抗变形能力，即岩沥青可以改善基质沥青的高温性能.

2）岩沥青改性沥青的延度随着岩沥青掺量的增加而降低，而当量脆点T1.2则随岩沥青掺量的增加而升高.说明岩沥青的掺入使基质沥青的低温抗裂性能有所减弱，即岩沥青对基质沥青的低温性能存在不利影响.然而，改性沥青的可使用温度范围随岩沥青掺量的增加呈增大趋势.说明与对高温性能的改善相比，岩沥青的掺入对沥青低温性能的不利影响相对较小.

3）针入度指数PI值随着岩沥青掺量的增加而增大，说明岩沥青改性沥青的温度敏感性较基质沥青小，且随岩沥青掺量的增加，改性沥青的温度敏感性逐渐减小，即岩沥青可显著地改善基质沥青的感温性能.

4）沥青黏度随着岩沥青掺量的增加而增大，说明随着岩沥青掺量的增加，改性沥青在荷载作用下产生的剪切变形减小，弹性恢复能力变好，抗车辙能力增强.135 ℃黏度值满足Superpave沥青结合料规范不大于3 Pa·s的要求.

5）随着岩沥青掺量的增加，改性沥青老化前后的残留针入度比不断增大，沥青老化指数减小.说明岩沥青的掺入可改善基质沥青的抗老化性能.

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