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费托蜡对沥青改性效果的研究

返回列表 来源:未知 发布日期:2019-06-02 10:01【
费 托(Fische r Trops ch)蜡 是 亚 甲 基聚合物,是碳氢基合成气或天然气 合成的烷烃聚合物,主要依靠煤化 工优 质廉价 的 原 材 料 进 行 铁 基 或 者 钴 基 合 成 ,较原油蜡价格有比较明显的优势。温度低于熔点时,费托蜡在沥青胶结料 中形成晶格结构,这是含有费托蜡沥青 稳定性的基础,费托蜡还可以提高沥青混合料的抗车辙能力以及压实度。所以费脱蜡可用于沥青改性剂,不同加工工艺生产出的费托蜡性质不一样,对沥青的 改性效果也就不一样。
 
目前,南非的 Sas ol 公司和荷兰皇家壳牌集团(Shell)这两家企业具有较为优良的工业费托蜡合成装置。国内具有自主知识产权的煤间接、直接液化合成煤基费托蜡技术共建有三套示范装置,分别为伊泰、潞安以及神华集团合成油示范装置。其中,山西潞安煤基合成油有限公司在 2014年5月自主研发出符合南非 Sas ol 标准的高熔点费托蜡,打破了国外费托蜡垄断市场;同时,内蒙古伊泰新建120万吨新装置处于试运行状态。但是,国内使用的少数高端高熔点费托蜡主要还是依赖进口。目前国内将费托蜡用于沥青改性的研究较少,而费托蜡与沥青的相容性好,只需加热进行简单搅拌就可以改性,对设备要求不高。因此进行室内实验,研究费托蜡改性沥青的性能,从而将国产费托蜡在沥青方面的应用进一步扩大。
 
0  聚合物改性沥青离析试验
离析试验用来评价基质沥青与改性剂的配伍性、相容性及储存稳定性问题。按照T 0661- 2011 中的方法进行试验。费托蜡改性属于 EVA 类聚合物改性沥青。试验方法:将费托蜡改性沥青浇入针入度试样杯中至标线处,放入 135 ℃烘箱中,持续 24h 后取出,用小刮刀徐徐探测试样,查看表面层稠度,检查底部及周围的沉淀物。按照规范表 T 0662- 1 记录试验结果。此结果为均匀的,无结皮和沉淀。表明费托蜡跟基质沥青相容性好,不会发生离析。\
 
1 加工工艺参数的设定
通过离析试验和大量文献已经证明:费托蜡在 130~ 145 ℃的基质沥青中分散均匀,不发生离析。用低速剪切机进行搅拌,转速设为 400 r/min,时间设定为 30 分钟。工艺简单,不需要特殊设备。

2 费托蜡改性剂对沥青针入度的影响针入度是表征粘稠沥青条件粘度的一种指标。针入度试验是一种用于测量沥青胶结料稠度的简单方法。其标准试验条件为温度 25 ℃,荷重 100 g,贯入时间 5 s。计量单位 0.1 mm。
 
按照 JTG E20- 2011 规程标准方法,不同试验温度条件下相同的基质沥青中掺入不同量的 费托蜡,针入度值跟原来相比均有所降低,表明费托蜡改性剂能使沥青的针入度减小;从微观角度分析,这是因为沥青质平均分子质量大于费托蜡平均分子质量,沥青整
体相位可以达到平衡,因此两者相容性较好。分析相容性结果也可知,费托蜡高温熔融后在沥青中分散均匀,费托蜡低温状态下以形成稳定的网状结构,提升了沥青胶体热稳定性,降低了温度敏感 性。总之,不同量的费托蜡改性掺 入基 质沥青中,针入度均降低,表明费托蜡改性剂可使沥青变硬、稠度变大,抵抗变形的能力有所增加。
 
针入度指数 PI 用以描述沥青的温度
敏感性,宜在 15 ℃、25 ℃、30 ℃等 3 个或 3 个以上温度条件下测定针入度 后按照规定方法计算得到。计算出不同费托蜡掺量下沥青的针入度指数,统计看 出当 费 托 蜡 掺 量为 3%时针入度指数最大,说明此时的沥青 温敏感 性最低,表明费托蜡的掺量对沥青的温敏感性有不同的影响。
 
3 费托蜡改性剂对沥青延度的影响
沥青的延性 是当其 受到 外力 的拉 升作用时,所能承受的塑性变形的总能力,通常用延度作为条件延性指标来表征。延度是规定形态的沥青试样,在规定温度下以一定速度拉升至断开时 的长 度,以 ㎝计。对于延度指标,各国学者、专家对其认知看法不一,但目前还未有可替代的方法检测。三大指标之一的延度是对施工质量有重大的影响,尤其在低温条件下测延度。大量试验结果表明,延度反映低温条件下沥青的抗变形能力,沥青路面开裂等病害与其密切相关。
 
按 JTG E20- 2011 规范中 10 ℃的方法进行试验,结果如图表一,可见费托蜡改性剂的掺入使沥青延度值显著下降,且随费托蜡掺量增加沥青延度逐渐下降。这是因为费托蜡在高温条件下均匀分布于沥青中,而在低温状态下蜡变硬便显出蜡的脆性使得延度降低。因此,从沥青延度随费托蜡掺量的变化来看,费托蜡对沥青的低温性能有不利影响。
 
4 费托蜡改性剂对沥青软化点的影响
沥青软化点是沥青达到规定条件黏度时的温度,所以软化点既是反映沥青温度敏感性的重要指标,也是沥青黏稠性的一种度量。软化点的数值随采用不同仪器而异,我国现行规范试验采用环与球软化点法。在沥青中加入费托蜡后低温时会结晶,从微观角度分析,费托蜡结晶空间网状结构将沥青各组分均匀包裹,使得沥青黏稠度增加从而增加了流动阻力,宏观上表现为软化点升高,表明费托蜡可显著提升沥青的高温抗变形能力。
 
5 费托蜡对沥青粘度的影响
沥青材料是一种非晶质高分子材料,它由液态凝结为固态,或由固态熔化为液态。其粘度随温度而发生变化,从低温时的弹性状态到高温时的粘弹性、粘塑性或者流体状态,这是沥青材料的特征。黏度是流体抗流动的度量,沥青的粘滞性及随温度变化的规律常用黏度来评价。沥青粘度值影响着沥青的路面力学性能,且沥青粘度范围随温度变的区域较大。因此要根据温度条件以及检测目的来 确定 沥青 粘度。实际工程中加工或改性沥青都是在较高温度条件下进行。因此,本研究采用较宽范围的温度,来测定费托蜡该系沥青的粘度,探究费托蜡改性沥青黏度随温度变化的规律。