2. 1 DOA 與基質瀝青配比優選
可知,隨著 DOA 摻量的增加,瀝青的針 入度逐漸減小,稠度會變得較大,也就意味著瀝青的 黏度也變大。且 DOA 摻量越大,影響更為突出。當 摻量為 30% 時,針入度僅為 35. 6 mm。DOA 的主要 成分是膠質、瀝青質和少量油分,它屬于硬瀝青,因 此,基質瀝青中加入 DOA 后會變硬,導致針入度 減小。瀝青的軟化點隨著 DOA 摻量的增 加而增加,表明 DOA 對瀝青的熱穩定性有一定的影 響。隨著 DOA 摻量的增加,瀝青的熱穩定性越好, 同時也反映出瀝青粘度越高,這與針入度得出的結 論一致。DOA 是一種高軟化點的硬瀝青,與基質瀝 青混合 后,其軟化點隨之升高。當 DOA 摻 量 為 20% 時,瀝青軟化點提高了 7. 7% 以上。,DOA 對瀝青粘滯性具有較強的影 響。當溫度相同時,摻入 DOA 后,瀝青的旋轉粘度 與基質瀝青相比有升高趨勢,隨著 DOA 摻量的增 加,粘度也越大,且隨溫度的升高而降低。從圖中還 可以看出,20% 的 DOA 改性瀝青在 175 ℃時的粘度 為 119 mPa·s,相比基質瀝青僅上升了 12 mPa·s, 說明摻入 DOA 不會明顯提高混合料的拌和溫度和 施工溫度,有利于改性瀝青與集料拌和均勻。綜合考慮 DOA 摻量對瀝青試驗針入度、軟化點、延度及旋轉粘度的影響,并考慮經濟性等原因, 本文選擇 DOA 摻量為 20% 。
2. 2 DOA /SBS 復合改性瀝青常規指標評價
為了更好地發揮 DOA 的優勢,同時彌補只摻入 DOA 產生的弊端,可以考慮摻加 SBS 與其復合。本 文制備了20% DOA + 3% SBS 復合改性瀝青,測試其 常規性能指標SBS 的摻入導致 DOA 改性瀝青的 針入度下降,軟化點升高,延度增大,旋轉粘度上升。 SBS 能有效增強 DOA 改性瀝青的低溫延性,還能進 一步提高其高溫性能。同時,DOA/SBS 復合改性瀝 青的各項性能指標基本滿足 SBS 改性瀝青的1-D 級 標準,表明其具有良好的路用性能。
2. 3 DOA 改性瀝青流變性能分析
對 20% DOA 改性瀝青、20% DOA + 3% SBS 復 合改性瀝青、3% SBS 改性瀝青及基質瀝青和對應的 4 種 RTFOT 后殘留瀝青試樣進行 DSR 試驗,以車轍 因子 G* /sin δ 作為參考標準,剪切速率為10 rad /s。車轍因子 G* /sin δ 越大,表明瀝青試樣高溫時 的流動變形越小,抗車轍性能和變形恢復性越好。 由表 4、表 5 可知,瀝青的 G* /sin δ 都呈現隨溫度的 升高而減小的趨勢。通過各瀝青試樣 G* /sin δ 的 比較,可以看出20% DOA + 3% SBS 復合改性瀝青的 G* /sin δ 最 大,其 次 是 3% SBS 改 性 瀝 青 和 20% DOA 改 性 瀝 青,而 基 質 瀝 青 的 G* /sin δ 最 小, RTFOT后也是同樣的規律。
2. 4 DOA 改性瀝青抗老化性能分析
瀝青材料的老化是指在行車荷載及溫度、水、氧 氣和陽光等因素的長時間作用下,瀝青內部結構發 生不可逆變化,導致其路用性能劣化[12]。因此,瀝 青的抗老化能力至關重要,本文評價了 RTFOT 后 4 種瀝青的常規性能指標RTFOT 后瀝青的針入度減小、延度降低,導致 瀝青變硬且延展性下降。其組分變化表現為芳香分 減少,膠質和瀝青質增加。可知,4 種瀝青試 樣在 RTFOT 后,其殘留針入度比的大小排序為: 20% DOA + 3% SBS 復合改性瀝青 > 20% DOA 改性 瀝青 > 3% SBS 改性瀝青 > 基質瀝青。殘留針入度 比越大,則抗老化能力越好,這表明 DOA 的摻入能 有效改善瀝青的抗老化性能。瀝青老化主要是輕組 分的揮發、氧化等造成的,由于 DOA 中輕組分(芳 香分)含量很少,因此 DOA 改性瀝青和 20% DOA + 3% SBS 復合改性瀝青具有優異的抗老化性能。
2. 5 DOA 改性瀝青DSC分析
對瀝青試樣進行差示掃描量熱(DSC)分析,溫度 測定范圍為 - 50 ~ 150 ℃,升溫速率為10 ℃ /min,測 試氣氛為氮氣,明 DOA 與基質瀝青已完全相容,成 為均相體系。摻入 DOA 后,瀝青體系的吸熱峰位置 略有不同,表明瀝青組分的存在方式及比例發生了 變化。另一方面,相比于基質瀝青,DOA 改性瀝青 的 Tg升高,這說明 DOA 將導致瀝青的低溫性能降 低,與前文的評價結果相一致。
3 結論
(1) DOA 對瀝青的常規性能影響明 顯,隨 著 DOA 摻量的增加,瀝青軟化點升高,針入度和延度 減小,旋轉粘度增大。一定范圍內摻入 DOA 有利于 提高瀝青的高溫性能,但低溫延性有所下降。
(2)20% DOA + 3% SBS 復合改性瀝青能更好地 發揮 DOA 的優勢,同時彌補只摻入 DOA 產生的弊 端。其各項性能指標基本滿足 SBS 改性瀝青1-D 級 標準,路用性能良好。
(3)瀝青中摻入 DOA 或 SBS 后,車轍因子會增 大,其中以20% DOA + 3% SBS 復合改性瀝青的車轍 因子最大,表明其高溫穩定性十分優異。
(4)瀝青中摻入 DOA 后,殘留針入度比增大, 其中以 20% DOA + 3% SBS 復合改性瀝青的殘留針 入度比最大,表明其抗老化性能優良。
(5)DOA 與基質瀝青相容性良好,能形成均相 體系。DSC 試驗進一步表明 DOA 將導致瀝青體系 的低溫性能降低。