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现场加工SBS改性沥青热储存稳定性研究

导读:离析管上、下部低温延度差的相对差值为 18. 4% ,均满足改性沥青离析要求; 并通过车辙试验验证了 SBS 改性沥青最大持续时间的合理性。研究成果可为现场改性 SBS 沥青质量控制提供参考


返回列表 来源:未知 发布日期:2019-09-16 16:37【
引言

SBS 改性沥青被广泛用于高等级沥青路面的铺筑。由于 SBS 和沥青是热力学不相容体系,SBS 改性沥青在停止搅拌过程中 SBS 可能从沥青中离析。离析会使改性沥青失去预期的性能,并可能堵塞沥青泵。我国 《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40—2004规定: 当热储存 48 h 离析管上、下层软化点差不大于 2. 5 ℃时,SBS 改性沥青储存稳定性合格。冯新军等参照美国实验室沥青储存稳定性 ( LAST) 试验改进了改性沥青的盛样桶,使取样方法更合理有效。毛三鹏等认为,在规范要求的热储存后 ( 163 ℃,48 h) 上、下软化点不大于 2. 5 ℃的前提下,还要分析热储存前后改性沥青软化点的变化,其绝对值要求小于 5 ℃,以及分析离析管上、下 5 ℃延度差,要求其相对差值不

超过 20% 。事实上,现场加工 SBS 改性沥青在不添加稳定剂的情况下 SBS 过程离析快得多,相关规范也没有对现场 SBS 改性沥青热储存时间做明确的规定,故通过研究热储存过程中上、下软化点差、热储存前后改性沥青软化点以及 5 ℃延度差随时间变化情况,确定现场改性沥青的热储存稳定时间对现场施工质量控制具有重要意义。

研究过程中,考虑到目前还没有一种把沥青材料的路用性能与储存稳定性联系在一起的评价方法,特使用经过最大热储存时间的现场 SBS 改性沥青进行车辙试验来评价其对路用性能的影响。

试验材料及方法

1. 1 试验材料

现场改性所用基质沥青为国创 70A 号道路石油沥青,基质沥青的技术指标如表 1 所示; 改性剂为新疆独 山 子 石 化 生 产 的 热 塑 性 丁 苯 橡 胶 SBST161B,其技术指标。

1. 2 改性沥青的制备

制备步骤如下: ①将基质沥青转入快速加热罐中加热至熔融状态,再转入工作搅拌罐 A 并添加4. 5% SBS 改性剂,加热至 185 ℃ 搅拌 15 min 使改性剂充分溶胀; ②采用高速剪切设备以 2 000 r/min的转速剪切 30 ~ 45 min,剪切过程中稳定控制在185 ℃左右,剪切完成后转入发育罐,再以 185 ℃的恒温发育 6 h 完成现场改性沥青的制备,所制得的改性沥青技术。

1. 3 试验方法

目前我国最常用的检测沥青储存稳定性的方法是 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTGE20—2011 中的离析实验,该方法把改性沥青储存在离析管中密封置于 163 ℃烘箱恒温保存,到规定的时间取出放入冰箱冷柜中不少于 4 h,待改性沥青凝为固体,然后平均剪离析管为 3 段,取上部1 /3 和下部 1 /3 分别放入烧杯中加热融化,通过测试离析管上、下部软化点差来评判改性沥青的离析程度,通常是软化点差不超过 2. 5 ℃可认为改性沥青储存稳定性好,只发生较小的离析。

为掌握 SBS 改性沥青随热储存时间变化所发生的离析情况,本文通过动力稳定性、性能稳定性和聚集稳定性 3 个方面来对热储存的改性沥青稳定状态进行评价。其中的动力稳定性主要是通过离析试验测出热储存过程中上、下部软化点差来进行评价; 性能稳定性指的可以通过热储存过程前后改性沥青软化点变化来体现; 聚集稳定性是指聚合物颗粒在分散介质中不发生凝聚的稳定状态,主要受聚合物与基质沥青的相容性、聚合物颗粒大小和形状以及聚合物含量等因素的影响; 基质沥青中加入SBS 改性剂表现出最显著的特征是内聚力的增加,而聚合物凝聚必然导致沥青的内聚力改变,通过最能反映内聚力特征的低温延度试验来对改性沥青的聚集稳定性进行评价。综上所述,对改性沥青
热储存稳定状态通过以下三点进行评价:
1) 离析管上、下层改性沥青软化点差≤2. 5℃。
2) 热储存前后改性沥青软化点差≤5 ℃。
3) 离析管上、下改性沥青 5 ℃ 延度差相对差值≤20% 。
满足上述 3 个条件则可认为改性沥青处于热储存稳定状态。

试验结果分析及验证

2. 1 试验结果分析

将改性沥青装进铝制离析管密封并放入烘箱163 ℃热储存,分别测试热储存第 4、6、8、10 小时的上、下层软化点和低温延度,得到详细试验数据。

 
2. 2 车辙试验

考虑到目前还没有一种把沥青材料的路用性能与储存稳定性联系在一起的评价方法,特通过车辙试验的动稳定度来对其路用性能加以验证。

 结束语

1) 在现场加工 SBS 改性沥青不同热储存时间梯度中,通过离析试验以及低温延度试验,测出不同时间离析管上、下层软化点差、低温延度相对差值以及热储存前后沥青软化点差并对应规范和指标,确定以 8 h 以内作为热储存改性沥青的最佳热储存时间范围,在该时间内改性沥青热储存中物理稳定性、化学稳定性和聚集稳定性均满足要求。
2) 通过对热储存后取样桶底部剩余 1 /3 改性沥青进行车辙试验,将沥青材料的路用性能与储存稳定性联系在一起进行评价,结果表明,热储存时间在 8 h 以内改性沥青照常使用对其路用性能并无太大影响。
3) 综上所述,对于现场的施工来说,改性沥青应该尽量即改即用,如有必要时,在热储存时间 8 h以内的可以照常使用,但是超过 8 h 的建议在热储存过程中对改性沥青进行搅拌,并且在使用前应保证有充足的时间搅拌均匀后投入使用。