冰雪天氣下,一是會造成瀝青路面打滑,出現(xiàn)交通事故;二是會由于凍脹作用,使路面出現(xiàn)裂縫而加劇 路面磨損。 目前的解決主要方法是加鋪抗滑表層,進行瀝青混合料的表面處理,或用乳化的瀝青稀漿封層, 另一個方法就是改善瀝青對于溫度的敏感性 現(xiàn)有的研究主要集中于瀝青路面的抗剝落性能、低溫開裂性、老化性能以及抗疲勞性能等,但是研究瀝 青混合料耐磨性的實驗卻很少。 研究表明,在瀝青中加入一定比例的橡膠粉可以改善瀝青路面的很多性能, 如提高路面的耐磨性能,降低車輛行駛時的噪聲燈光。炭黑 N330 的表面存在很多微孔,且比表面積較大,這 使得炭黑 N330 能完全分散在瀝青中。 并且炭黑可以起增強作用,因而可以用來增強瀝青的耐磨耗性,耐久 性,以及溫度-粘度敏感性。 針對冰雪天氣對路面使用性能的影響,在瀝青中混合除冰劑是有效方法之一,為了研究自主研制的除 冰劑和瀝青添加劑復(fù)配后使用性能的改變,將炭黑 N330 分別作為 2 種不同的添加劑,和自主研制的除冰劑 一起在瀝青中混合使用,根據(jù)各項分析結(jié)果得出瀝青添加劑含量的最佳比。
實驗部分
1.1 試劑與儀器
所需的化學試劑均為西隴化工股份有限公司生產(chǎn)的分析純試劑;93#SBS 改性瀝青; 炭黑 N330 為天津 天一世紀化工產(chǎn)品科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)(100 目篩余物比例≤10%;氮吸附比表面積 103 m2 /kg);除冰劑 為本實驗室制備,白色顆粒。 LJS-馬歇爾電動擊實儀、DF-5 馬歇爾穩(wěn)定度測試儀、上海昌吉SYD-2801I
針入度自動試驗器、
上海昌吉全自動軟化點測定儀和 SY-2.0C 型自動恒溫雙數(shù)顯瀝青延伸度儀均購買于浙江辰 鑫機械設(shè)備有限公司。
1.2 瀝青的改性
按照文獻中的方法將瀝青脫水備用。 方法是將瀝青在 80 ℃的鼓風恒溫烘箱中加熱至無氣泡。 在金屬 碗中加入稱重的 4 個瀝青試樣,加熱熔化后,在電子恒速攪拌器的攪拌下加入不同計量的炭黑,等到完全 混合均勻后,取出,倒入清洗干凈并干燥的易拉罐中,貼好標簽,待測性能。
1.3 試樣的準備
將已經(jīng)制備的不同添加劑含量的瀝青放入 135 ℃鼓風烘箱中加熱,2 h 后,將瀝青過標準篩,再灌模。
1.4 改性瀝青的性能測定
按照 JTJ/T 0604-2011 實驗方法測定改性瀝青的針入度; 按照 GB/T 4508-1999 和 JTJ/T 0605-2011 實 驗方法測定改性瀝青的延度;按照 JTJ/T 0606 實驗方法測定改性瀝青的軟化點。
1.5 馬歇爾穩(wěn)定度試驗
利用馬歇爾穩(wěn)定度試驗對瀝青混合料的配比進行設(shè)計和檢測。 利用浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗評價瀝青 的抗剝落能力。 本文測試所用瀝青的油石比為 4.8%。
2 試驗結(jié)果與分析
2.1 針入度分析
各試樣的針入度值(單位為 0.1 mm)的結(jié)果如圖 1 所示。 由圖 1 可知,基質(zhì)瀝青的針入度為 60,根據(jù)聚 合物改性瀝青技術(shù)要求[12]可知,該瀝青屬于 SBS(I-D)類。 在瀝青中添加改性劑會使瀝青的針入度下降,并且 隨添加量的增加而加劇下降,而添加膠粉的瀝青,其針入度一直大于添加炭黑的瀝青。
2.2 延度分析
試樣在 25 ℃,拉伸速度為 5 cm/min 條件下的延度值如圖 2 所示,從圖中可以得出,基質(zhì)瀝青的延度> 100 cm。 添加了炭黑的瀝青的延度值隨添加量的增大而減小。
2.3 軟化點分析
各試樣按照 JTJ/T 0606 試驗方法測定的軟化點的結(jié)果如圖 3 所示。 基質(zhì)瀝青的軟化點為 77.6 ℃,含不 同添加量的瀝青試樣的軟化點都大于 60 ℃,改性瀝青的軟化點都低于基質(zhì)瀝青的軟化點,符合技術(shù)要求。 當添加劑含量為 10%的時候,瀝青的軟化點最低。 這是因為炭黑粉末與瀝青分子存在一定的相互作用,在一 定程度上阻礙了瀝青分子鏈受熱時發(fā)生的運動,從而導致軟化點低于基質(zhì)瀝青。
根據(jù)觀察鋼筋的腐蝕情況,可以得出市售除冰劑和文章所述除冰劑對鋼筋不產(chǎn)生腐蝕,在鋪瀝青路面 時,可以在瀝青中加入一定量的除冰劑不會對橋梁產(chǎn)生腐蝕。 同時,通過對比加入 CaCl2 和除冰劑的 2 個實 驗對比,得出除冰劑的防銹效果不是因為 CaCl2,而是除冰劑的結(jié)構(gòu)(表面修飾 CaCl2)。 對于進口的商用除冰 劑和合成的除冰劑,合成的除冰劑的防腐蝕效果與市售除冰劑相當,均能起到很好的防銹效果。 根據(jù)除冰劑 的結(jié)冰試驗可以得出,市售除冰劑和制備的除冰劑均有很好的除冰能力。
3 結(jié)論
根據(jù)以上分析結(jié)果,可以得出以下結(jié)論:
1) 綜合針入度、延度和軟化點的數(shù)值來評定瀝青的改性情況,根據(jù)本次試驗的數(shù)據(jù),用膠粉和炭黑改 性瀝青的結(jié)果都是符合瀝青改性技術(shù)要求的,當添加劑為 10%時,改性效果較好;
2) 市售除冰劑和制備的除冰劑對鋼筋有很好的防腐能力,同時也表現(xiàn)出良好的抗凍效果。 防止路面在 低溫時結(jié)冰,對于路面能起到一定的養(yǎng)護作用;
3) 馬歇爾試驗測得添加炭黑 N330 都會使穩(wěn)定度和流值都增加,這說明了添加劑的加入會使瀝青混合 料的剛度和穩(wěn)定度增加,即可增加瀝青路面的耐磨性。