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國家公路發(fā)展迅速，而瀝青路面因其獨(dú)特的性能被廣泛使用，瀝青用量也日趨增加，對其性能要求逐漸苛刻。聚合物改性瀝青是鋪筑高等級道路路面的理想材料，已成為公路界的共識(shí)。通過橡塑材料改性的瀝青，其高溫和低溫性能較普通瀝青有很大的提高，目前所用改性劑主要是SBR和SBS兩種，而規(guī)模生產(chǎn)的改性乳化瀝青卻只有SBR改性乳化瀝青，雖改性效果單一，但其生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本較低，低等級公路使用SBR改性乳化瀝青，可以提高路面質(zhì)量、延長使用壽命；而SBS改性瀝青具有高黏度和難乳化的特點(diǎn)，難以得到穩(wěn)定的SBS改性乳化瀝青液，但SBS能夠提高瀝清的高溫性能，抗老化能力和抗疲勞性能，目前被最廣泛使用。又基于對改性乳化瀝青的研究，本試驗(yàn)提出了SBS-SBR復(fù)合改性乳化瀝青，對其混合料進(jìn)行耐久性研究。
乳化瀝青的制備
a)把90號(hào)基質(zhì)瀝青加熱到180-190℃左右，加入SBS改性劑，攪拌20min，加入助劑，經(jīng)高速剪切器剪切不少于1h，加入SBS改性瀝青穩(wěn)定劑反應(yīng)15min，制得SBS改性瀝青；在熱水中加入乳化劑，再加入鹽酸調(diào)節(jié)pH值至1.5-2.5，加入乳液復(fù)合穩(wěn)定劑氯化鈣和聚乙烯醇，從而制得皂液，在60-70℃下保溫10min。將皂液和SBS改性瀝青一同加入到膠體磨中制成SBS改性乳化瀝青。
b)在65'℃熱水中加入乳化劑，然后加入SBR膠乳改性劑，最后加入鹽酸調(diào)節(jié)pH值到1.5-2.5，攪拌均勻，加入氯化鈣和聚乙烯醇，制得皂液。把皂液和基質(zhì)瀝青分別裝入乳化設(shè)備中經(jīng)膠體磨乳化得成品SBR改性乳化瀝青。
c)SBS改性乳化瀝青和SBR改性乳化瀝青在160-180℃內(nèi)高速剪切0.5h即可形成SBS-SBR復(fù)合改性乳化瀝青。
試驗(yàn)材料和方法
首先進(jìn)行改性乳化瀝青常規(guī)性能試驗(yàn)對比，然后進(jìn)行混合料試驗(yàn)。采用AC-13連續(xù)級配，按照馬歇爾設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，所示改性乳化瀝青用量為5.1%，利用國產(chǎn)輪碾成型機(jī)成型車轍板試件，利用馬歇爾擊實(shí)儀成型馬歇爾試件。在60℃下進(jìn)行漢堡車轍試驗(yàn)，漢堡車轍試驗(yàn)在碾壓輪行走完20000次或者試件最大變形達(dá)到20mm時(shí)停止，用車轍變形率指標(biāo)來評價(jià)混合料的高溫車轍性能。然后進(jìn)行48h的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)以檢驗(yàn)復(fù)合改性乳化瀝青混合料的水穩(wěn)定性。在-10℃低溫劈裂試驗(yàn)研究改性瀝青混合料的低溫劈裂強(qiáng)度、勁度模量以及變形能力等力學(xué)指標(biāo)，并分析其對瀝青混合料的低溫抗裂性能的改善作用。復(fù)合改性瀝青BBR試驗(yàn)研究，主要是通過量測瀝青結(jié)合料在路面最低設(shè)計(jì)溫度下的蠕變勁度S和蠕變速率m來反映瀝青結(jié)合料的抗低溫開裂特性。
試驗(yàn)
三種改性乳化瀝青常規(guī)性能。在試驗(yàn)條件均相同的試驗(yàn)條件下，比較SBS改性乳化瀝青、SBR改性乳化瀝青、SBS-SBR復(fù)合改性乳化瀝青的性能指標(biāo)。比較結(jié)果可以看出，試驗(yàn)條件相同時(shí)，軟化點(diǎn)的大小順序?yàn)镾BR改性瀝青
高溫性能。在60℃下進(jìn)行漢堡車轍試驗(yàn)。由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，90號(hào)基質(zhì)瀝青混合料碾壓次數(shù)最少，但是其車轍變形率最大，抗車轍性能最差，那么高溫穩(wěn)定性最不好；SBS改性瀝青混合料的車轍變形率最小，說明其高溫穩(wěn)定性最好，SBS改性乳化瀝青可以顯著提高瀝青、混合料的高溫穩(wěn)定性；SBR和SBS-SBR改性瀝青混合料車轍變形率居中，說明加入SBR和SBS改性劑能提高混合料的抗車轍能力，提高其高溫穩(wěn)定性。
低溫性能檢驗(yàn)。BBR瀝青結(jié)合料三點(diǎn)簡支梁彎曲試驗(yàn)通過量測瀝青結(jié)合料在路面最低設(shè)計(jì)溫度下的蠕變勁度S和蠕變速率m來反映瀝青結(jié)合料的抗低溫開裂特性。試驗(yàn)在-18℃下進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果表明，四種瀝青低溫勁度模量S的大小順序?yàn)椋篠BR改性瀝青
水穩(wěn)定性。采用不同的老化方法對瀝青混合料進(jìn)行短期老化和長期老化，然后進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)，分析瀝青混合料的水穩(wěn)定性。對于短期老化試件，先將拌和均勻的松散混合料置于135℃烘箱內(nèi)加熱4h，然后逐個(gè)成型；對于長期老化試件，則將成型試件置于85℃烘箱內(nèi)老化5d成型試件，在-20℃下冰凍16h后在60℃水域中保溫24h，然后在25℃、50mm/min加載速度下測試其劈裂抗拉強(qiáng)度；又對成型馬歇爾試件進(jìn)行48h的浸水馬歇爾殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)。
由試驗(yàn)結(jié)果可得知，一次凍融劈裂抗拉強(qiáng)度要低于凍融前的凍融劈裂強(qiáng)度，表明混合料經(jīng)過凍融循環(huán)后，其性能下降，水溫度性降低；短期老化后的抗拉強(qiáng)度比要大于原樣瀝青和長期老化后的抗拉強(qiáng)度比，這是因?yàn)閯偝尚秃蟮脑嚰阅苤饾u增強(qiáng)，但是經(jīng)過一次凍融劈裂循環(huán)，在水的作用下，其性能下降；原樣瀝青、短期老化、長期老化的混合料無論是否經(jīng)過凍融劈裂，其強(qiáng)度是逐漸增大的。劈裂強(qiáng)度大小順序?yàn)镾BS改性瀝青>SBS-SBR復(fù)合改性瀝青>SBR改性瀝青>90號(hào)基質(zhì)瀝青，可以看出，在級配相同的情況下，無論對瀝青混合料是否進(jìn)行老化處理，改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性都要強(qiáng)于基質(zhì)瀝青混合料，SBS-SBR復(fù)合改性瀝青的水穩(wěn)定性處在SBS改性瀝青和SBR改性瀝青之間，SBS-SBR復(fù)合改性瀝青改善了其水穩(wěn)定性，而對于瀝青混合料的水穩(wěn)性，瀝青的性質(zhì)影響很大，尤其是瀝青的感溫性，瀝青的黏結(jié)性及瀝青與集料的黏附性，這些影響因素互相關(guān)聯(lián)影響瀝青的低溫性能和水穩(wěn)定性，但改性瀝青無論在與石料的黏附性方面，還是在感溫性方面，都要比基質(zhì)瀝青要好。從劈裂強(qiáng)度的角度來看，短期老化試件在成型過程中，松散混合料置于135℃烘箱內(nèi)加熱了4h，雖然在這4h內(nèi)，礦料表面瀝青膜經(jīng)受了一定程度的老化，性質(zhì)會(huì)有所改變，如針入度，延度下降、軟化點(diǎn)升高，以及瀝青膜會(huì)變的更加黏稠，但是從瀝青和礦料相互作用或吸附角度來看，瀝青在較高溫度低黏度狀態(tài)下保持一段時(shí)間，有利于增強(qiáng)瀝青與礦料表面結(jié)構(gòu)的微孔吸附作用，促使瀝青與礦料界面成鍵，從而增強(qiáng)瀝青與礦料的黏附性，所以，短期老化過程雖然使瀝青受到一定程度老化，但是瀝青輕微老化后黏結(jié)力有所增強(qiáng)，加之瀝青和礦料之間的黏附性在這一過程中獲得提高，從而提高了瀝青混凝土的黏聚力，這一現(xiàn)象反映在強(qiáng)度特性上即短期老化試件劈裂強(qiáng)度相對較高。同時(shí)也可以說明，適度的老化可以提高瀝青混合料的水穩(wěn)定性，過量的老化會(huì)使瀝青混合料的水穩(wěn)定性降低。從劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)可以看出，普通瀝青混合料和改性瀝青混合料都滿足規(guī)范的要求，SBR和SBS改性乳化瀝青混合料比基質(zhì)瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度要高，從殘留穩(wěn)定度這一指標(biāo)來看，SBS、SBR改性劑|有助于改善瀝青混合料的水穩(wěn)定性，SBS-SBR復(fù)合乳化改性瀝青的改善效果最為明顯，達(dá)到94.5%。乳化SBS-SBR復(fù)合改性瀝青改善了瀝青混合料的水穩(wěn)定性，這也為使用乳化SBS-SBR復(fù)合改性瀝青做黏結(jié)料提供了理論依據(jù)。
