硅藻性瀝青性能探究范文

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摘要:通過常規(guī)指標(biāo)性能試驗(yàn)得到的三大指標(biāo)及針入度指數(shù)、當(dāng)量軟化點(diǎn)等一系列指標(biāo)研究了硅藻性瀝青的常規(guī)性能，然后利用動(dòng)態(tài)剪切流變和低溫彎曲流變?cè)囼?yàn)評(píng)價(jià)了瀝青的流變性能，分析了不同摻量硅藻土對(duì)瀝青性能的影響。結(jié)論表明，一定量的硅藻土可以降低改性瀝青的溫度敏感性，提高了瀝青的高溫性能，但是降低了瀝青的低溫性能。

關(guān)鍵詞:硅藻土;改性瀝青;常規(guī)性能;流變性能

0引言

硅藻土作為一種工業(yè)礦物質(zhì)，其具有外觀多孔粗糙、耐磨耐酸堿、性能較穩(wěn)定的特點(diǎn)，其可作為瀝青的改性劑，制備出的改性瀝青混合料具有較好的路用性能［1，2］。然而當(dāng)前對(duì)于硅藻性瀝青的研究側(cè)重于混合料路用性能方面，而對(duì)于硅藻性瀝青膠結(jié)料的性能多集中于瀝青與硅藻土間的細(xì)微觀結(jié)構(gòu)，針對(duì)硅藻性瀝青的宏觀性能卻沒有進(jìn)行系統(tǒng)性的研究［3，4］。本文在已有的研究成果基礎(chǔ)上，對(duì)不同摻量的硅藻性瀝青性能進(jìn)行研究。

1原材料性能試驗(yàn)

選用吉林長(zhǎng)白山地區(qū)產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)硅藻土，它是一種硅質(zhì)沉積巖，其主要化學(xué)成分是無定形的二氧化硅，也含有少量的氧化鐵、氧化鈣及氧化鋁等，其外觀為白色，其粒徑在10～30μm左右，硅藻含量在93%以上，比表面積約為30m2/g，密度約為0.4g/cm3，其各項(xiàng)指標(biāo)均滿足瀝青路面專用硅藻土技術(shù)要求。

2硅藻性瀝青性能

2.1硅藻性瀝青常規(guī)性能

2.1.1針入度根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程中T0604的方法進(jìn)行針入度試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度分別為5、15、25℃，并對(duì)試驗(yàn)得到的針入度進(jìn)行回歸分析得到針入度指數(shù)PI和當(dāng)量軟化點(diǎn)T800及當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2。

2.1.2軟化點(diǎn)軟化點(diǎn)采用常用的環(huán)與球法進(jìn)行測(cè)試

2.1.3延度利用延度儀對(duì)不同硅藻性瀝青的低溫性能進(jìn)行5℃和15℃試驗(yàn)。

2.2硅藻性瀝青流變性能

2.2.1高溫動(dòng)態(tài)剪切流變性能試驗(yàn)采用美國(guó)SHRP規(guī)范推薦的動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)對(duì)硅藻性瀝青的高溫性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，以試驗(yàn)得到的復(fù)數(shù)剪切模量G*、相位角δ和計(jì)算得到的車轍因子G*/sinδ作為評(píng)價(jià)指標(biāo)［7］，試驗(yàn)采用應(yīng)力控制模式，頻率為10rad/s，結(jié)果見表4。由表4可知，老化前后不同硅藻性瀝青復(fù)數(shù)剪切模量G*隨著溫度的升高而逐漸下降，同樣的溫度下，G*隨硅藻土摻量的增加而增大，老化后改性瀝青的G*明顯增加，一方面說明了溫度升高，增大了瀝青的溫度敏感性，使瀝青軟化，增加了瀝青粘性成分的比例;另一方面，說明瀝青老化以及硅藻土的加入改善了瀝青的彈性變形能力。老化前后不同硅藻性瀝青的相位角δ隨溫度的升高而呈現(xiàn)出逐漸增大的趨勢(shì)，說明溫度升高降低了瀝青的彈性成分，使瀝青向粘性發(fā)展;另外發(fā)現(xiàn)同一溫度下硅藻土摻量高的改性瀝青的δ較小，老化后的瀝青的相位角發(fā)生了明顯的減小，說明了經(jīng)過RTFOT老化或加入硅藻土后的瀝青的彈性比例有所增加，硅藻土使瀝青變“硬”。隨著溫度的升高，硅藻性瀝青的車轍因子逐漸降低，說明了溫度的升高使瀝青的粘性成分增加，降低了瀝青的抗車轍變形能力;同一溫度條件下隨著硅藻土摻量的增加，瀝青的車轍因子隨之增加，經(jīng)老化后的瀝青的車轍因子也逐漸增大，說明老化后硅藻土對(duì)于瀝青的高溫性能具有明顯的增強(qiáng)改善作用。

2.2.2低溫彎曲流變性能采用美國(guó)SHRP研發(fā)的用于評(píng)價(jià)瀝青低溫性能的低溫彎曲梁流變?cè)囼?yàn)，其可利用試驗(yàn)得到的60s時(shí)的蠕變勁度S(t)和m值對(duì)瀝青的低溫性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中認(rèn)為在S(t)≤300MPa，m≥0.3時(shí)的瀝青結(jié)合料具有很好的低溫抗開裂性能［8］。本文采用低溫彎曲梁流變?cè)囼?yàn)對(duì)老化前后不同摻量的硅藻性瀝青在－12℃的溫度條件下進(jìn)行測(cè)試。

3結(jié)論

1)從感溫性能方面考慮，針入度指數(shù)和復(fù)數(shù)模量都隨著硅藻土摻量的增加而增大，說明一定量的硅藻土可改善改性瀝青的溫度敏感性，但過量也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生不利的影響。2)從高溫性能方面來看，隨著硅藻土摻量增加，(當(dāng)量)軟化點(diǎn)和車轍因子都增大，說明硅藻土可以增加瀝青的粘度，改善瀝青的高溫性能。3)從低溫性能方面來看，隨著硅藻土摻量的不斷增加，5℃延度、15℃延度、m值均逐漸減小，勁度模量S逐漸增加，說明硅藻土對(duì)改性瀝青的低溫性能產(chǎn)生負(fù)面的影響。4)從老化角度分析，老化后改性瀝青的復(fù)數(shù)模量和車轍因子明顯增加，相位角減小，說明瀝青經(jīng)RTFOT老化后，瀝青的彈性比例有所增加，改善了瀝青的彈性變形能力，明顯提高了瀝青的高溫性能;另外，瀝青經(jīng)老化后，蠕變勁度增大，m值有所減小，說明瀝青的老化降低了瀝青的低溫抗裂性。

作者：衛(wèi)高明 單位：山西省交通科學(xué)研究院