关键词:公路;SBS改性沥青;生产配合比;检测技术
0引言
SBS改性沥青因其良好的高温稳定性、低温抗裂性和出色的粘附性与耐疲劳性,在南方高等级公路建设与国道、省道大中修改造工程中得到广泛应用。在SBS改性沥青生产配合比设计中,SBS改性剂的类型与配合比含量对改性沥青产品的质量与使用性能具有显著的影响,如何确定SBS改性沥青生产最佳配合比对改性沥青生产研究具有重要的指导意义。
1改性沥青三大指标性能分析
改性沥青三大指标是指改性沥青软化点、针入度和延度,是用来评价改性沥青质量性能的重要技术指标。
(1)改性沥青软化点。改性沥青软化点是指改性沥青试件受热软化到下垂时的温度。在检测试验中,在沥青软化点仪的水瓶里放一个钢环,环里放沥青,沥青上再压一钢球,然后将水瓶加热,改性沥青试件因受热温度升高而软化,试件上面的钢球落入水瓶底时的温度即为沥青软化点。改性沥青软化点测试主要用于评价改性沥青的高温稳定性。
(2)改性沥青针入度。改性沥青针入度是改性沥青主要质量指标之一,表示沥青软硬程度和稠度、抵抗剪切破坏的能力,是指改性沥青试件在温度25℃、5s时间内和100g的荷重下,标准针垂直穿入改性沥青试样的深度。针入度越高,沥青的抗高温性能越差,抗低温性能越好。
(3)改性沥青延度。改性沥青延度是指在试验检测中将改性沥青制作为8字形标准试件,在25℃温度下,试件在延度仪5cm/min的拉伸速度下不断伸长直至断裂时的长度。延度是评定沥青塑性的重要指标,延度越大,表明改性沥青塑性越好。
2试验材料与仪器
参照JTJF40-2004《公路改性沥青路面施工技术规范》中对SBS改性沥青(I—D)质量标准要求,针对SBS改性沥青生产配合比设计,以某国产SBS改性剂、70#A级道路石油沥青(1-4)为试验检测对象,通过高剪切乳化机进行试验制作改性沥青,并对制作的SBS改性沥青各项主要技术指标进行检测,包括针入度、软化点、延度、弹性恢复等。改性沥青生产主要检测仪器如表1所示。
3SBS改性沥青配合比设计方法
有研究表明,SBS改性沥青配合比设计中SBS改性剂剂量最佳选取范围为3%~5%。在改性沥青生产配合比试验中,将SBS改性剂剂量从3%开始逐次增加0.25%直至6%进行试验,保持试验时间、剪切研磨温度等条件一致,通过试验数据找出SBS剂量与改性沥青各项指标的关系,从而得到适合该批次产品质量的最佳生产配合比。SBS剂量选取数值如表2所示。SBS改性沥青生产配合比设计试验流程如图1所示。
4配合比设计检测分析通过试验检测,记录各组SBS改性沥青针入度、软化点、延度、弹性恢复等主要技术指标进行研究分析,以确定最佳生产配合比。
4配合比设计检测分析
通过试验检测,记录各组SBS改性沥青针入度、软化点、延度、弹性恢复等主要技术指标进行研究分析,以确定最佳生产配合比。
4.1改性剂剂量与SBS改性沥青三大指标关系
如图2所示,改性沥青软化点与改性剂剂量基本上成正比关系,软化点随着改性剂剂量的增加而变大,从掺加3.25%改性剂起软化点就已达到规范技术要求。如图3所示,改性沥青针入度值随着改性剂剂量的增加而变小。SBS剂量为3%~4.75%时,改性沥青针入度值符合规范技术要求。当SBS剂量超过5.0%时,改性沥青软化点不断升高,但其针入度值已不符合规范的技术要求。如图4所示,SBS剂量从3.25%开始,改性沥规范技术要求。
4.2改性剂剂量与弹性恢复关系分析
如图5所示,改性沥青弹性恢复与SBS剂量成正比关系,剂量为3%~6%,改性沥青的弹性恢复指标均符合规范技术要求。
4.3配合比最佳设计方案确定
通过试验检测分析,改性沥青三大指标符合要求的配合比为3.25%、3.5%、3.75%这三组,检测这三组配合比改性沥青的各技术参数。
为提高改性沥青在中国南方的路用性能,重点提高高温稳定性与抗车辙性能,综合考虑其低温稳定性,确定最佳生产配合比为4.5%。
4.4配合比设计检测注意事项
改性沥青延度试验时,延度仪对延度的影响较大,因改性沥青承受拉力较大,试模托板容易产生变形,使得试样受拉力和剪应力的共同作用,影响试验结果的精确性;针入度对环境温度的精度要求较高,改性沥青针入度试验最大难点在于试样养护温度和试验温度的控制;试验室内制作改性沥青的工艺与实际生产改性沥青的工艺有所不同,两者的试验结果必然会存在一定的差异。
5结语
SBS和稳定剂的配伍比例直接影响改性沥青产品的质量、使用性能与成本,合理精确的配合比设计对提高产品质量、降低产品成本具有重要的指导意义。在改性沥青生产配合比设计中,在提高软化点的同时,要保证针入度值不要降低得太大,而且确保其低温延度符合规范技术要求。通过实际胶体磨生产检验,试验确定的最佳生产配合比经实际生产应用验证,其技术要求均满足规范相关要求,且改性沥青生产三大指标与设计检测三大指标的误差值均在5%之内。
参考文献:
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