沥青粘度（精选7篇）
沥青粘度 篇1
排水性沥青路面在国内的研究与应用处于起步阶段。由于排水性沥青路面是一种开级配的大空隙结构,从目前国内外的技术现状看,要保证其强度、抗飞散、抗水损坏和车辙、耐久性等各方面性能,采用高粘度改性沥青都是相对理想的解决方案[1,2]。
2005年,江苏省结合江苏省交通科学研究计划项目《排水性沥青路面应用技术研究》在盐城—南通高速公路修筑了单幅17 km排水性沥青路面。经过近3年时间的跟踪观测,目前路面结构和排水功能状况均良好,这为我国排水沥青路面的推广应用提供了优良素材[3]。
2008年7月,江苏省高速公路建设指挥部在宁杭高速(二期)修筑双幅六车道约20 km的排水性沥青路面,此为目前我国最大的排水沥青路面铺装工程。
本文以宁杭高速(二期)排水性沥青路面确定高粘度改性沥青方案的相关试验和经济性分析,对我国排水沥青路面适用的沥青方案进行探讨。
1 高粘度改性沥青的主要指标要求
高粘度改性沥青的效果目前主要通过高的绝对粘度和软化点两个指标来体现,其具体指标要求可以参照表1所列要求[2,4]。
2 高粘度改性沥青的实现途径
目前,市场上得到高粘度改性沥青的渠道主要有两种:1)沥青工厂改性好的成品高粘度改性沥青,目前国内外较大的改性沥青厂商均有相关产品,如壳牌、SK,我国的兰亭高科、广州路翔等。2)使用一些外加的高粘度改性剂,使用时于现场自行外加投放于基质沥青中。目前,这种高粘度改性剂既有国外的,如日本大有公司的TPS改性剂;也有国产的,如RST改性剂。对外加剂使用的基质沥青,则既可以是普通石油沥青,如我国高速公路常用的A级70号;也可以是已经经过一次改性的普通改性沥青,如常用的SBS改性沥青。需要特别指出的是,不同基质沥青与高粘度沥青外加剂之间的配伍性有时差异较大,必须通过试验验证确认其可靠性[2]。
为得到宁杭高速排水沥青路面适用的高粘度改性沥青,对各种方案进行了试验对比,然后结合经济分析综合确定最终方案。
3 不同高粘度改性沥青方案的指标情况和技术分析
3.1 TPS外加剂的情况
本项目使用日本大有公司的TPS改性剂,TPS是以热塑性橡胶为主要成分,颗粒状(2 mm～3 mm),颜色为淡黄色,密度为1.0 g/cm3左右。交通部公路科学研究所在西部项目《山区公路沥青面层排水技术的研究》和江苏省交通厅科技计划项目《排水性沥青路面应用技术研究》曾对该改性剂进行过系列试验研究,并在重庆渝邻高速和江苏盐通高速铺筑实体工程[1,2]。
分别采用两种70号沥青和三种SBS改性沥青进行配伍性试验,基质沥青指标分别满足A级70号和SBS(I-D类)相关技术要求。试验指标主要以掺配TPS后60 ℃动力粘度和软化点为主,动力粘度较高时,进行高温(175 ℃)的布氏粘度试验,以核实其施工性能[2](见表2)。
不同基质沥青种类成品高粘度改性沥青指标的差异反映了基质沥青与改性剂的配伍性。以本组试验结果为例,CPC 70号为基质沥青加工的SBS改性沥青,在与TPS改性剂的配伍性上与其他改性沥青品种差距较大,说明其不适合用于与TPS的改性。
从动力粘度指标看,基质沥青为70号的掺量比例为12∶88时虽满足基本要求,但刚刚达标,宜增加掺量到14∶86。而配比为8∶92的SBS基质沥青方案中有三种SBS改性沥青的动力粘度指标在20万Pa·s以上,远高于50 000 Pa·s的基本要求,技术指标可靠性高。
此外,即便60 ℃动力粘度较高的高粘度改性沥青,其高温旋转粘度并不高,说明这些高粘度沥青方案不存在由于粘度过高导致的施工和易性下降问题。
3.2 成品高粘度改性沥青
本项目共检验成品高粘度改性沥青两种,分别为兰亭高科和江阴沥青公司提供的样品。其指标见表3。
两种成品高粘度改性沥青的动力粘度均在20万Pa·s以上,能够较好的保证技术可靠性。特别是兰亭高科的成品高粘度改性沥青,其动力粘度大于30万Pa·s,且厂家可根据需要通过配制技术实现绝对粘度的更高水平,说明部分国产改性沥青厂商已经掌握高粘度改性沥青的主要生产技术。
3.3 关于相容性的技术考虑
对使用TPS改性剂的方案,外加方法为混合料拌和过程中的干投,TPS改性剂依靠集料的高温剪切作用迅速分散和熔融,不存在改性剂与基质沥青由于相容性导致的储存管理问题。
使用成品高粘度改性沥青必须考虑其改性剂与基质沥青的相容性问题:首先要进行离析试验检验其相容性,其次要根据其相容性情况采取各种措施实现改性沥青进场后的尽快使用,时间较长时必须采取保温存储、循环搅拌等措施,并在使用前再次检测其指标。
4 经济分析
根据前述满足技术指标要求的成品高粘度改性沥青方案,主要考虑不同沥青方案直接的材料成本[5],对各种方案进行经济分析。
从分析结果看出,经济性最好的是使用国产成品高粘度改性沥青,且其技术指标亦较好。但鉴于宁杭高速项目现场沥青存储设施未考虑专门的成品高粘度改性沥青稳定性问题,且国产成品高粘度改性沥青用于排水沥青路面尚缺少工程实践,本项目暂未采纳该方案。
对使用TPS外加剂的方案,由于TPS价格昂贵,比例有所增加其材料成本即上升较快。由于使用70号基本上要采用14∶86的技术方案,而其每吨高粘度改性沥青单价达到1万余元。相比之下,8∶92的SBS基质沥青方案不足9 000元。综合前述试验结果,无论从技术指标还是材料成本方面的对比分析,使用SBS改性沥青、添加较低剂量的TPS改性剂都是更合理的技术方案。
另据了解,国内同类改性剂的价格约为TPS改性剂的50%～70%左右,则其每吨高粘度改性沥青(SBS方案)折算单价约为8 000元左右。
最后,从技术和经济以及运输便捷等角度考虑,采用通沙SBS(SK基质沥青)+8%TPS改性剂作为本项目最终采用的高粘度改性沥青方案。
5 结语
1)通过对TPS改性剂与不同种类基质沥青的配伍性试验,结合经济分析和既有应用经验,确定宁杭高速(二期)排水沥青路面的高粘度沥青采用通沙SBS改性沥青+TPS(92∶8)的技术方案。2)对确定的高粘度沥青组成的混合料进行了水稳定性和高温稳定性等性能验证,其结果能够较好的满足排水性沥青混合料技术要求。3)从国内外的技术和产品现状来看,国产成品高粘度改性沥青价格优势明显,室内试验指标亦能达到较好水平,应择机加强其在排水沥青路面铺装工程中的实践应用,检验其实际路用性能。4)国外高粘度改性剂价格昂贵,不利于排水路面的大面积推广应用。建议加强国产高粘度沥青外加改性剂的开发应用,以降低成本。5)外加改性剂不必担心高粘度改性沥青的储存稳定性等使用问题,但也存在添加控制较为麻烦的问题,宁杭高速项目专门为此准备了自动化的风送颗粒添加装置,取得了较好效果。
参考文献
[1]江苏省高速公路建设指挥部.排水性沥青路面应用技术研究总报告[R].2006.
[2]交通部公路科学研究院.山区公路沥青面层排水技术的研究总报告[R].2004.
[3]钱国超,刘清泉,曹东伟,等.排水性沥青路面技术在盐通高速公路上的应用与创新[J].公路交通科技(应用技术版),2006(10):52-56.
[4]日本道路协会.排水性铺装技术指南(案)[M].东京:丸善株式会社,1996.
[5]陈文震,汪宽平.盐通高速公路排水路面价格对比分析[J].公路交通科技,2000(10):43-44.
沥青粘度 篇2
检测准确性是实验室检测能力和水平的体现,是实验室生存和发展的根本。在ISO/IEC 17025:2005检测和校准实验室能力的通用要求中就如何保证实验室检测结果的准确性提供了指导,从“人、机、料、法、环”等方面对实验室规范检测提出了要求,下面进行逐一分析。
1 检测人员方面的影响
一线检测人员的能力和素质事关检测工作能否顺利进行,实验室的检测人员首先应该具有相应的专业知识,对自己所进行的检测工作有清晰的认识;其次,检测人员需要经常接受专业的检测知识培训和考核,只有确认具有检测能力的人员才能上岗;第三,实验室还需要对检测人员加强日常的监督和管理,帮助他们减少工作失误和差错,提高检测能力和水平;最后,对于不合格的检测人员需要及时的调离关键岗位。
2 检测仪器对旋转粘度测定的影响
仪器是检测人员进行检测试验的工具,良好的仪器状态对检测工作至关重要,仪器是否高精尖并不是决定检测准确性的绝对因素,只要是符合相关标准要求,满足试验需要的仪器我们认为都可以投入使用。投入使用的仪器在使用前应该经过国家计量部门计量合格,加贴标志,并且确保在计量有效期内。旋转粘度的测定是一项条件试验,其实验结果与沥青性能、剪变率及仪器的参数有关,计算公式为:η=[100k1k2n-1T]/1 000。其中,η为粘度,Pa·s;n为转速,r/min;k1为扭矩常数;k2为转子体积常数;T为扭矩百分数。
仪器生产商在生产仪器时将上述参数固定,这样粘度测定结果只与沥青的性能和实验的温度有关。实验室投入使用的仪器应该在计量合格后:1)仪器的购买、使用、维修、报废都需要纳入体系管理中来;2)需要指定专人对实验室的仪器进行管理,责任落实到人,每次使用后及时登记仪器的使用情况,以备复核;3)如果在计量时发现仪器的检测结果出现偏差,需要在检测时考虑校正因子的影响;4)一般旋转粘度仪只配有热电偶温度计,实验室还应另外准备59 ℃～61 ℃和135 ℃的温度计,精确度要求为0.1 ℃,在检测中可以使用它们来对试样的温度进行测量和控制。
3 试验试件的准备
沥青是一种混合物,一般沥青的生产厂和使用地相距比较远,沥青经过长途运输,各组分可能会出现分离,在油罐的不同层取样测得的粘度会有所差别,所以在取样时需要严格按照相关标准进行取样,实验室在制样时同样需要充分的混匀,沥青质、胶质、油分以及蜡得到充分的混合,这样测得的数据才最具有价值;通过水路的运输还可能在路途中混入水分,需要在制样前进行脱水步骤,一般将试样放在可以控温的砂浴、油浴、电热套上加热脱水,同时不断搅拌,至无泡沫产生,温度不超过软化点以上100 ℃。
4 试验方法的选择
沥青粘度的测定方法多种多样,根据不同的温度、不同目的将采用不同的方法测定沥青的粘度,这就是沥青测流学即测定沥青流变性质的方法。根据不同的实验目的和要求来选择不同的测定方法,美国、澳大利亚等采用60 ℃粘度进行分级的动力粘度,世界上都采用真空减压毛细管法;贸易仲裁检测时我们一般要求选用真空减压毛细管法来进行;对确定施工温度而测定135 ℃或者更高温度的运动粘度通常采用逆流式毛细管法。最新的美国SHRP评级选用布洛克菲尔德旋转粘度计来测量135 ℃动力粘度,我国的交通部门也将布氏粘度计测得的60 ℃动力粘度作为沥青验收时的一项指标;另外从仪器的简单,便于携带考虑,布氏粘度计在日常的测定上有很大的优势。不同的检测方法测得的数据不具有可比性,必须是同类的粘度仪测得的粘度才可以相互比较。当然,也有人发现同样的沥青试样用真空减压毛细管法测得的数据比布氏粘度计测得的数据偏大。
5 实验环境的控制
沥青的粘度实验是一个条件试验,在实验过程中环境是一个不可忽视的影响因素,环境的控制主要是灰尘、辐射、温度、湿度、声级、震级等影响。其中尤其要关注温度和湿度的影响。试验中恒温室的温度不能与环境温度相差悬殊,否则无法保证测试时仪器的工作温度;另外测试时的湿度不能过于潮湿或干燥,过于潮湿或干燥对沥青试样都会产生不利的影响,如果在极端天气情况下可能需要打开辅助的温度控制系统。
6 测试过程中意见和建议
通过上面的分析,我们可以发现粘度的测定作为一项条件试验,需要控制的条件比较多,在实际检测过程中还有一些细节需要关注:
1)试样在准备过程中就可以提前打开旋转粘度计的恒温室预热,这样可以缩短后面的达到平衡温度的时间;2)试验的样品筒应该提前清洗干净,如有沥青沾附在外表面,在恒温过程中会将恒温室弄脏,筒内的残留沥青也可能会污染下次检测的试样,造成数据不可信;3)根据预测的试样旋转粘度,选择合适的转子和转速,并且运行时显示的扭矩百分数在10%～98%之间。不同的转子需要的沥青试样量是不一样的,比如我们常见的基质沥青一般选用27号转子,则需要的试样量在10.5g左右,如果粘度较大,一般选用21号转子,则试样量大约需要8g;4)旋转粘度仪样品筒的温度可能与仪器显示不一致,仪器的热电偶一般是贴在样品筒外壁上,但是这样测得的温度并不是样品筒内的温度,所以我们还需要经常使用温度计插入样品筒内进行校准,这是我们很多实验人员没有关注到的一点;5)由于弹性滞后的影响,动力粘度具有随时间t的延长而减小的变化趋势,最后趋于稳定。达到稳定的时间与试验温度、沥青类型及转子的转速有关;温度越高,转速越快,达到稳定的时间越短,所以读数的时间应该在最终报告上有所体现。
摘要：结合ISO/IEC 17025:2005检测和校准实验室能力的通用要求,通过对沥青旋转粘度测定过程中出现误差的原因进行分析,讨论了影响测定结果的几大因素和控制方法,为保证检测结果的准确性,减少检测误差提供指导。
关键词：沥青,旋转粘度,影响因素,控制
参考文献
[1]沈金安.沥青及沥青混合料路用性能[M].北京:人民交通出版社,2001:118-125.
[2]陈慧敏.石油沥青产品手册[M].北京:石油工业出版社,2001:26-33.
[3]孙杨勇,张起森.沥青粘度测定及其影响因素分析[J].长沙交通学院学报,2002,2(18):67-70.
沥青粘度 篇3
1 原材料试验
采用中海泰州高粘度基质沥青(AH-30),按照JTJ 052-2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程的试验方法,对泰州AH-30高粘度基质沥青按重交通沥青技术指标进行测试,结果见表1[4]。
从表1可以看出,高粘度基质沥青除了在低温指标延度上表现不足外,其余指标均表现优异,特别是高温指标,软化点比普通重交通沥青提高了11.1 ℃,温度敏感性指数PI也好于重交通沥青。对照规范要求,该高粘度沥青(AH-30)除延度指标外,其余指标都达到A级沥青要求。
2 沥青混合料配合比设计
本研究采用JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范提出的AC-20C为矿料级配。其合成级配见表2。
分别对AC-20C高粘度基质沥青混合料(AH-30)和普通重交通沥青混合料(AH-70)、SBS改性沥青混合料进行马歇尔试验,确定AH-30沥青混合料和AH-70沥青混合料、SBS改性沥青混合料的最佳油石比分别为4.8%,4.4%和4.5%,并采用此油石比制作试件进行试验对比研究。
3 抗压强度
材料的抗压强度与结构的整体刚度是密切相关的,材料的抗压强度越大,结构的刚度一般也是越大,但是对于沥青混凝土这一粘弹性材料来说,刚度越大对沥青路面结构来说不一定有好处,因为刚度越大,抗拉强度值会减小,沥青混合料的抗疲劳性能将会降低。本研究采用JTJ- 052-2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程T0713方法对三种沥青混凝土的抗压强度进行测试,见表3。从表3试验结果可以看出,高粘度基质沥青混合料在抗压强度上有较大幅度的提高,它比一般的重交沥青混合料的抗压强度高出37.3%,也比SBS的改性沥青略高出16%。
4 抗压回弹模量
先测试抗压强度平均值P,分别取0.1P,0.2P,…,0.7P七级作为试验荷载;沥青混合料的抗压回弹模量按以下两式计算,对高粘度基质沥青等混合料的回弹模量测试结果见表4。
其中,qi为相应于各级试验荷载Pi作用下的压强,MPa,按抗压强度公式计算;Pi为施加于试件的各级荷载,N;E为抗压回弹模量,MPa;q5为相应于第5级荷载0.5P时的荷载压强,MPa。
MPa
同抗压强度试验的规律相似,高粘度基质沥青混合料的抗压回弹模量也高于一般的重交沥青混合料和改性沥青混合料,比重交沥青提高了43.7%,比改性沥青混合料提高了21.3%。
5 劈裂强度
在JTJ- 052-2000公路工程沥青及沥青混合料试验规程中是用T0716方法进行测定,本研究也将采用该方法比较、评价三种沥青混合料的劈裂强度。试验结果如表5所示。
MPa
从表5可以看出,高粘度基质沥青混合料的抗压回弹模量也高于一般的重交沥青混合料和改性沥青混合料,比重交沥青提高了109%,比改性沥青混合料提高了53.5%。
6结语
沥青混合料的力学参数表征了沥青混合料的力学性能,而混合料的力学性能是沥青路面的强度基础,各国把混合料力学参数作为沥青路面的设计指标,因此,对沥青混合料力学参数的确定是沥青路面设计的首要问题。我国沥青路面设计主要力学参数包括抗压强度、抗压回弹模量、劈裂强度,本文采用规范方法确定沥青混合料的三个常规力学参数。
从试验结果可以得出,高粘度基质沥青混合料在抗压强度、抗压回弹模量、劈裂强度上均比普通重交沥青有很大的提高,也比一般的改性沥青混合料要好,高粘度基质沥青混合料在常规力学参数上体现了高强度、高模量的特点。这说明高粘度基质沥青混合料具有良好的力学性能。
摘要：通过对高粘度基质沥青(AH-30)、重交通沥青(AH-70)、SBS改性沥青及其混合料力学性能进行全面的对比试验研究,结果表明高粘度基质沥青混合料在抗压强度、抗压回弹模量、劈裂强度上均比普通重交通沥青有很大的提高,也比一般的改性沥青混合料要好。
关键词：高粘度基质沥青,混合料,力学性能
参考文献
[1]欧阳昇.高粘度基质沥青及混合料试验研究[D].长沙:长沙理工大学学位论文,2007.
[2]JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术规范[S].
[3]刘峰,李宇峙,黄云涌.沥青混合料疲劳试验中两种控制模式的选择分析[J].中外公路,2005,25(4):192-195.
浅谈高粘度胶粉沥青的碎石封层 篇4
1 沥青结合料的选择
沥青结合料的选择非常重要。以为它关系着我们最终施工的优劣程度。比如建造高楼, 你没有一个好的地基这是万万不可的。而沥青结合料的选择也要根据路面物质不同而有不一样的设定。和因材施教是一个意思。同时沥青结合料也要考虑路面设施的因素, 高低的凹深程度, 以及周围的环境。举个例子说明, 你建造在相对潮湿度比较大的环境中就要用比较耐湿的沥青结合料。在温度高的地段, 就要用很耐热耐烤的沥青结合料。对于一些地势较凹陷的地区, 要考虑到降水降雨的问题, 由于重力作用, 雨水会积累向较凹陷的地方流去, 那么那里的沥青结合物就要很干燥而不容易被雨水浸泡导致变形。其中, 耐热问题是最严重的问题。笔者曾到南方的一所学校考察, 看到校园里有一段是沥青结合料铺路。正值八月, 温度已经达到零上三十多摄氏度, 地面受着烈日严峻的炙烤, 路面都已经变软, 同学发出惊奇的呼声。这就是没有考虑到沥青结合料的选择与温度湿度以及路面环境的关系。这是读者以后应该注意的第一点。
2 高粘度胶粉沥青原料的质量要求
第二个是高粘度的胶粉沥青原料的质量要求。这也是非常重要的。现如今假货横行, 而我们科学家尤其不能作假。一定要严格保证高粘度胶粉沥青原料的质量。这个就要考虑碎石的物理特性对沥青碎石封层的影响。把质量提上去了, 才能真正的达到标准。针对传统的高粘度胶粉沥青原料的质量问题, 笔者有以下的建议。
首先, 要一定保证高粘度胶粉沥青原料的来源性。其实很多问题都是根本上出了差错, 再多再强大的措施都是治标不治本。只有保证了高粘度胶粉沥青的来源问题, 才能在根本上有效的解决问题。
其次是专业问题。专业技术一定够硬。很多好的物质是由于执行者不能妥善使用才造成了资源的损失和浪费。如果提高整个行业的技术人员的素质, 那么相信资源的素质也会得到进一步的利用。这样既能节省成本, 有又节约了资源, 是一石二鸟的好方法。
第三点就是要加大检查的力度。没有人会保证不犯错误, 那么犯了错误就要及时准确的马上去改正, 这样就需要加大检查检测的力度。及时的查缺补漏, 亡羊补牢, 可以将损失降到最低, 达到一本万利, 防患于未然, 这是现今社会除了高粘度减分沥青原料质量问题以外也是很关键和重要的问题。
3 高粘度胶粉沥青的特点
下面笔者将阐述一下高粘度胶粉沥青的特点。从化学方面来说, 沥青可以分为三种, 主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青。沥青材料分为地沥青和焦油沥青两大类。地沥青又分为天然沥青和石油沥青, 天然沥青是石油渗出地表经长期暴露和蒸发后的残留物;石油沥青是将精制加工石油所残余的渣油, 经适当的工艺处理后得到的产品。而高粘度胶粉沥青就是在沥青的基础上深加工, 得到高粘度胶粉沥青。
还要明确沥青的危害。沥青是一种棕黑色有机胶凝状物质, 包括天然沥青、石油沥青、页岩沥青和煤焦油沥青等四种。主要成分是沥青质和树脂, 其次有高沸点矿物油和少量的氧、硫和氯的化合物。有光泽, 呈液体、半固体或固体状态, 低温时质脆, 粘结性和防腐性能良好。这也是高粘度胶粉沥青的主要特点。我们要仔细研究。
在高粘度胶粉沥青的使用上要深加工, 尽量减少高粘度胶粉沥青给我们带来的危害。我们理应去其糟粕取其精华。
沥青烟和粉尘可经呼吸道和污染皮肤而引起中毒, 发生皮炎、视力模糊、眼结膜炎、胸闷、腹病、心悸、头痛等症状, 是引起皮肤癌、肺癌、胃癌和食道癌的主要原因之一。
4 碎石封层的主要形式及应用
明确碎石封层的主要形式和应用是很重要的事情。碎石封路和高粘度胶粉沥青的作用是相互影响, 分离不开的。因此我们需要明确碎石封层的主要形式和应用。下面我们先来了解碎石封层的形式。
碎石封层是由一个不是很厚的粘结膜构成, 这个粘结膜通常是沥青或者柏油。在修路的时候, 这个粘结膜要被喷洒在路面上, 接着用一层碎石密实的覆盖在上面, 这就是碎石封层的通常理解。碎石层的意义非常重大, 它起到了防水密封的作用, 也就是笔者前面提到的要注意湿度的问题。这种粘结层防止车辆的轮胎对粘结膜的破坏, 延长其使用寿命。并且构成了一个耐用的、防滑的、防尘的磨耗层系统, 多重保障。在某些情况下, 这种施工建筑的技术还可以多次重复使用, 行程一个双层或三层甚至多层的石层结构, 从而更加丰富的了碎石封层技术的应用领域。
碎石封层最主要的应用就是石屑封层。石屑封层最早是出现于预防性养护技术。石屑封层的施工具体方法就是在路面上喷洒一层沥青材料, 紧接着铺洒沙子, 石屑或适当级别的配合材料。并且还要紧跟着进行碾压, 这是一项十分重要的步骤, 请读者切记。
石屑封层是一种敷设简单容易实行, 价格低廉的养护方法。不过它还是有缺点。它的缺点是要有较长的初期养护时间。当汽车等机动车辆高速行驶时噪音过大, 路面上松散的料子还是会被高速行驶的车轮带出而喷射出来撞击到高速行驶的道路上, 造成损失和危险。
总之, 碎石封层依旧是现代社会应该提倡支持和推崇的一种方法。相信在将来, 碎石封层将会快速远大地发展起来。
5 碎石封层的设计
碎石封层技术是一种十分有效的养护道路的技术。如果应用的及时和恰到好处, 可以大大改善道路的防水防洪水防雨水, 抗灾抗涝的能力。同时提高道路的防滑能力, 消除道路的灾害和降低安全隐患。提高车辆行驶时的舒适性, 大大提高人民的生活水准, 极大地延长了一个结构良好的道路的使用寿命。
在极其特殊的情况下碎石封层技术的应用还可以通过防水作用来组织结构有缺陷道路的破坏。这是具有新世纪现代化的重要意义和策略所在。这时, 碎石封层技术起到了保护道路结构层及次结构固有强度的作用。
碎石封层技术还需要我们不断去完善, 碎石封层的设计仍然需要我们前仆后继的努力。
6 结语
总而言之, 高粘度胶粉沥青的碎石封层是近年来新兴起的项目, 它对于我们道路设备的促进和改革有着很重要的作用。虽然有些细节还不够完善, 但是它仍然在我们的努力之中。希望在不久的将来, 我们可以看到高粘度胶粉沥青的碎石封层造福于我们社会的时刻。高粘度胶粉沥青的碎石封层对于我们节省人力财力, 节约资源, 保护环境, 提高生活水平都有着重要的作用。
摘要：随着我国国民经济的逐步发展, 我国公路建设速度也逐渐加快。在车辆行驶中, 路面使用安全是重要的一个环节。很多公路在使用一段时间之后, 由于各种原因造成损坏, 会危害生命安全。因此, 即使的进行路面的预防性养护则为重中之重。而当今社会, 高粘度胶粉沥青的碎石封层随着社会的需要越来越在施工建筑中扮演着重要的角色。而高粘度胶粉沥青的碎石封层也越来越走近我们的生活和工作当中, 我们有必要对高粘度胶粉沥青的碎石封层有一个较为深刻的认识。笔者结合实际工作, 对于高粘度胶粉沥青作为碎石封层的主要原料, 做了深入的分析。
关键词：碎石封层,高粘度胶粉沥青,重载交通
参考文献
[1]余叔明.性能分级沥青结合料规范与试验[Z], 2007.[1]余叔明.性能分级沥青结合料规范与试验[Z], 2007.
[2]王志安.沥青及沥青混合料在河西走廊地区应用研究[D].长安大学硕士学位论文, 2005.[2]王志安.沥青及沥青混合料在河西走廊地区应用研究[D].长安大学硕士学位论文, 2005.
沥青粘度 篇5
为了增强沥青路面的使用性能, 尤其是防止路面早期开裂及高温车辙, 纤维材料在沥青混合料中得到大量应用[1]。纤维分散于沥青混合料中, 能够利用吸附作用, 纤维胶浆空间胶结网络作用以及其自身的高强度抗拉作用对界面进行增强。
从目前研究和应用成果, 路用纤维的种类和规格也比较广泛, 为了将纤维的增强作用体现的更为明显, 则应根据工程实际的技术特点来对纤维的特性进行对比分析, 纤维的种类、长度、直径、分布情况等都会对沥青混合料的性能产生直接影响[2]。
纤维的种类丰富, 当前沥青混合料中掺入的纤维种类一般有聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、矿物纤维、木质纤维等, 张争奇等人通过室内试验对纤维沥青混合料的路用性能进行研究, 表明聚酯纤维沥青混合料具有良好的高低温性能[3]。
纤维胶浆在纤维沥青混合料中所占比例虽小, 但其作为多维空间胶结体系的重要部分, 直接影响纤维沥青混合料的各方面性能, 具有重要的胶结作用。
为此, 本文首先对三种纤维的技术性能进行试验研究, 其次通过制作纤维胶浆材料, 研究纤维种类对于纤维胶浆粘度的影响。
1 纤维种类
1.1 木质素纤维
木质素纤维原材料为植物, 经过高新技术处理, 重新拉丝成纤维, 在260℃高温以上进行处理, 其化学性质非常稳定[4], 木质素纤维放大200倍及2 000倍后的微观形貌如图1所示。
1.2 聚酯纤维
聚酯纤维为新技术防裂增强型材料, 其主要原材料为聚酯 (PET) 生产过程中掺入母体材料, 经过熔融、挤出、高速度喷丝、高倍率拉伸, 再经过表面处理技术, 利用专业剪切设备切断而成[5], 图2为聚酯纤维的微观形貌。
1.3 矿物纤维
矿物纤维主要以玄武岩为原料, 通过特定的程度处理, 在160℃高温下熔融抽丝后获得[6], 其微观形貌如图3所示。
2 纤维技术性能
2.1 性能指标
本研究中采用的木质素纤维产自德国JRS公司, 聚酯纤维产自山东天汇纤维有限公司, 矿物纤维产自北京福瑞安公司, 三种纤维的常规性能指标见表1。
2.2 吸持沥青能力
本研究采用网篮试验来评价纤维吸持沥青的能力, 具体试验步骤为:将10 g纤维与沥青混合经过高温剪切搅拌, 置于烧杯上面的网篮上, 165℃烘箱12 h, 至质量近乎无变化, 测量其析出的沥青质量, 通过计算纤维吸持沥青的质量来得出其吸持倍数, 结果见表2。
2.3 吸湿性能
本研究采用简易保湿箱试验来评价纤维的吸湿性能, 其步骤为:同样称取10 g的纤维, 装入烧杯共同放入保湿箱中 (温度20℃、相对湿度90%) , 测定5 d后纤维的质量变化, 结果如表3所示。
2.4 耐热性能
在沥青混合料拌合过程中, 纤维要经过170℃~180℃高温加热, 改性沥青的温度则更高, 因此要求纤维要具有良好的耐热性能。将纤维装于坩埚中于200℃下放置60 min后观察颜色变化及测量纤维的质量损失结果, 如表4所示。
3 不同种类纤维胶浆的粘度试验
本研究中采用粘度计为DV-2型粘度计 (美国Brookfield生产) , 输入电压为220 V, 频率为50 Hz (见图4) , 本试验温度为135℃, 纤维掺量为1.0%, 不同种类纤维胶浆的粘度试验结果见图5。
从图5中可以看出, 纤维的掺入提高了沥青胶浆的粘度, 三种纤维中聚酯纤维在相同温度下对于沥青胶浆的粘度增强作用最为明显, 其次为木质素纤维, 矿物纤维对于增粘作用的贡献最小。聚酯纤维的长度和韧性较大, 在搅拌过程中能够保持其形状, 导致更容易拌合。相同掺量下, 聚酯纤维具有更大的比表面积, 纤维与沥青形成的接触面积更大。另外聚酯纤维属于聚合物纤维, 与沥青具有更好的粘结性能, 因此聚酯纤维可以更大程度上增强沥青胶浆的粘度。矿物纤维虽然长度较长, 但由于其自身脆性较大, 在与沥青混合料的拌制过程中易出现破碎现象。而且矿物纤维属于无机矿料, 其与纤维的粘度和相容性能均较弱, 从而导致其对沥青胶浆的粘度增强效果最弱。
4 结语
本文对三种路用纤维的技术特性进行了研究, 并对相应的三种纤维沥青胶浆进行了粘度试验, 得出如下结论:
1) 三种纤维熔点都达到了200℃以上, 能够满足纤维沥青混合料高温加热的基本要求, 三种纤维中木质素纤维加热后质量损失较大, 耐热性差。
2) 吸湿试验表明木质素纤维的吸湿率最高, 达到25%, 因此应注意使用中的防潮处理。
3) 三种纤维中木质素纤维的吸持沥青能力最强, 在SMA和OGFC型沥青混合料中掺入木质素纤维能够起到防止沥青析出的良好效果。
4) 聚酯纤维对于沥青胶浆粘度增强效果最为显著, 在密级配沥青混合料中掺入聚酯纤维起到的增强效果也最为明显。
摘要：对三种路用纤维 (木质素纤维、聚酯纤维、矿物纤维) 的技术性能进行了试验研究, 并应用粘度计对三种纤维沥青胶浆的粘度进行了测试, 得出了不同种类纤维的技术特点, 以供实际应用参考。
关键词：沥青,纤维,胶浆,粘度,技术性能
参考文献
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[3]张争奇, 胡长顺.纤维加强沥青混凝土几个问题的研究和探讨[J].西安公路交通大学学报, 2001, 21 (1) :29-32.
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[5]廖卫东, 吴少鹏, 张继宁, 等.聚酯纤维对SMA性能影响的研究[J].公路, 2004 (4) :124-126.
沥青粘度 篇6
从目前研究和应用来看, 纤维的种类丰富, 当前沥青混合料中掺入的纤维种类一般有聚酯纤维、聚丙烯腈纤维、矿物纤维、木质纤维等。为了将纤维的增强作用体现得更为明显, 则应根据工程实际的技术特点来对纤维的特性进行对比分析, 纤维的种类、长度、直径、分布情况等都会对沥青混合料的性能产生直接影响[2]。
通过对沥青混合料进行室内试验研究, 张争奇等人发现上述几种常用纤维中聚酯纤维沥青混合料具有更佳的高低温性能[3]。
纤维胶浆在纤维沥青混合料中所占比例虽小, 但其作为多维空间胶结体系的重要部分, 直接影响纤维沥青混合料的各方面性能, 具有重要的胶结作用。美国SHRP计划研究成果表明:沥青胶浆对于路面抗车辙的贡献率为29%, 对抗疲劳的贡献率为52%, 对抗温度裂缝的贡献率为87%[4]。因此, 对纤维沥青胶浆进行研究是研究纤维对于沥青混合料增强作用的基础。
沥青胶浆属于典型的黏弹性材料, 粘度是黏弹性材料流变特性的重要指标[5,6], 为此, 本文采用Brookfield旋转粘度计对不同掺量及种类的纤维沥青胶浆进行试验, 研究纤维掺量及种类对于沥青胶浆粘度的影响, 并对纤维的增粘效应进行分析。
1 试验方法
当前用来测量非牛顿体粘度的旋转流变计包括圆锥—平板粘度计、圆盘—平板粘度计、Brookfield旋转粘度计等, 其中Brookfield旋转粘度计应用最为广泛。本研究中采用粘度计为DV-2型粘度计 (美国Brookfield生产) , 输入电压为220V, 频率为50Hz。
本研究采用木质素纤维、聚酯纤维和矿物纤维三种纤维种类, 技术性能见表1, 掺量分别为0%、0.1%、0.3%、0.5%和1%。根据纤维掺量确定纤维和壳牌70#基质沥青的质量, 在160℃下均匀搅拌120min, 经过短期老化后进行粘度试验。
2 试验结果分析
2.1 纤维掺量对沥青胶浆粘度的影响
不同掺量下木质素纤维沥青胶浆粘度随温度变化结果见图1。
从图1可以看出, 纤维的掺入提高了沥青胶浆的粘度, 且随着纤维掺量的增加增粘作用愈明显。当纤维掺量为0.1%时, 沥青胶浆的粘度提高很小, 说明此时纤维处于随机分布状态, 没有形成有效的网络增强作用;当掺量提高至1.0%, 沥青胶浆的粘度得到大幅度提高, 说明此时大掺量的纤维能够形成搭接并形成有效的三维网络胶结作用, 所以增强效果十分显著。
不同掺量下聚酯纤维沥青胶浆粘度随温度变化结果见图2。
从图2可以发现, 与木质素纤维相似, 当纤维掺量为0.1%时, 纤维对于粘度的增强效果很小, 但当掺量提高至0.3%、0.5%时聚酯纤维对于粘度的增强效果要优于木质素纤维, 掺量达到1.0%时, 粘度提高十分显著。
不同掺量下矿物纤维沥青胶浆粘度随温度变化结果见图3。
从图3可以发现, 相比于前两种纤维, 矿物纤维对于沥青胶浆的增强作用在一定的掺量范围内并不明显, 纤维掺量在0.1%~0.5%范围内, 纤维沥青胶浆的粘度几乎没有提高, 仅在高温和低温两个区域有少量提高。当掺量增加到1.0%时, 沥青胶浆的粘度才出现显著的提高。
2.2 纤维种类对沥青胶浆粘度的影响
1.0%掺量下不同种类纤维粘度随温度变化曲线见图4。
从图中可以看出, 不同种类纤维的掺入均提高了沥青胶浆的粘度, 三种纤维中聚酯纤维在相同温度下对于沥青胶浆的粘度增强作用最为明显, 其次为木质素纤维, 矿物纤维对于增粘作用的贡献最小。聚酯纤维的长度和韧性较大, 在搅拌过程中能够保持其形状, 导致更容易拌和。相同掺量下, 聚酯纤维具有更大的比表面积, 纤维与沥青形成的接触面积更大。另外聚酯纤维属于聚合物纤维, 与沥青具有更好的粘结性能, 因此聚酯纤维可以更大程度上增强沥青胶浆的粘度。矿物纤维虽然长度较长, 但由于其自身脆性较大, 在与沥青混合料的拌制过程中易出现破碎现象。而且矿物纤维属于无机矿料, 其与沥青的粘度和相容性能均较弱, 从而导致其对沥青胶浆的粘度增强效果最弱。
3 纤维增粘效应分析
纤维对于沥青胶浆增粘效应可以采用Einstein混合率理论进行分析, 表征粘度的Einstein混合率可以用下式表示:
式中, η为纤维沥青胶浆粘度, η0为沥青粘度, KE为爱因斯坦系数, φf为纤维所占体积分数。
由此可推导Einstein粘度系数KE:
为了便于对比分析, 本研究对150℃下纤维沥青胶浆的增粘Einstein系数进行计算, 纤维质量分数换算为体积分数。图5为150℃下不同种类纤维KE随体积分数变化。
从图5可以看出, KE与纤维体积分数呈线性增长趋势, 纤维体积分数愈大, 沥青胶浆的粘度愈大, 表明Einstein混合率理论能够很好地应用于纤维沥青胶浆的增粘效应分析。不同掺量下聚酯纤维的KE均最大, 说明聚酯纤维的增粘效应最为显著, 三种纤维的增粘效应顺序为聚酯纤维>木质素纤维>矿物纤维。
4 结语
本文采用Brookfield旋转粘度计对三种路用纤维沥青胶浆进行粘度试验, 并对试验结果进行分析, 得出如下结论:
(1) 纤维的掺入使得沥青胶浆的粘度提高, 在较低掺量下 (0.1%) 时, 增粘作用并不明显, 掺量提高至1.0%, 增粘作用显著提高。
(2) 三种纤维中聚酯纤维在相同温度下对于沥青胶浆的粘度增强作用最为明显, 其次为木质素纤维, 矿物纤维对于增粘作用的贡献最小。
(3) Einstein混合率理论能够很好地应用于纤维沥青胶浆的增粘效应分析, 通过Einstein系数KE研究也可以发现, 三种纤维的增粘效应顺序为聚酯纤维>木质素纤维>矿物纤维。
摘要：为了研究纤维掺量和种类对沥青胶浆粘度的影响, 选择木质素纤维、聚酯纤维、矿物纤维三种纤维与沥青拌和制作沥青胶浆试件, 纤维掺量分别为0%、0.1%、0.3%、0.5%和1%, 采用Brookfield旋转粘度计进行不同温度下的粘度试验, 探讨了纤维沥青胶浆粘度的影响因素, 并采用Einstein混合率理论对纤维的增粘效应进行了分析。
关键词：沥青,纤维,胶浆,粘度,增粘效应
参考文献
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沥青粘度 篇7
常规的沥青混合料性能已难以满足路面使用性能的要求, 在混合料中掺加其他材料使得沥青混合料具有更优良的特性是当前国内外研究的先进技术之一。改性沥青从粘结料的角度出发, 是提高路面破损抵抗性的一种新材料技术。高粘度沥青技术通过增强沥青结合料与骨料的粘结力, 可显著提高沥青混凝土的路用性能, 确保沥青路面高温稳定性和耐久性。
研究表明, 在沥青混合料中适量掺入添加剂, 可显著提高路面的抗车辙性能、低温抗裂性能、抗水损害性能和抗疲劳性能。不同的添加剂对沥青混合料的性能影响则不尽相同。本文以掺加入适量的PR FLEX 20高粘度沥青混合料添加剂为例, 介绍高粘度沥青技术在公路工程中的应用。
1 高粘度沥青技术
日本是世界上最早研发并使用高粘度沥青技术的国家, 最初该技术用于排水沥青路面。由于该路面所需材料应具备抗破坏、抗水剥落、耐久性佳及抗车辙性好的特性, 高粘度改性沥青技术的理念由此被提出, 其研究和应用成为不可阻挡的世界潮流。
改性剂是指在沥青或沥青混合料中加入的天然的或人工的有机或无机材料, 可熔融, 分散在沥青中, 改善或提高沥青路面性能 (与沥青发生反应或裹覆在集料表面上) 的材料。
改性沥青作为一种混合体系, 改性剂加入沥青并加以机械共混之后, 添加剂溶胀于沥青中, 将添加剂的性能传递到沥青上, 通过溶胀与吸附作用使沥青的组分结构发生变化, 大分子组分相对增加, 从而提高其温度稳定性和高温粘度。
PR FLEX 20是法国路面材料实业有限公司 (PR INDUSTRIE (简称PRI) 研发和生产的一种高粘度沥青混合料添加剂。使用PR FLEX 20高粘度沥青混合料添加剂的改性沥青具有良好的粘结性能, 可用于多种路面结构, 如重载路段, 高速公路, 工业路面, 停车场等, 可用于沥青路面表面层、超薄磨耗层、多孔性排水沥青混凝土路面 (OGFC) 、沥青玛脂碎石路面 (SMA) 等, 在世界各国得到广泛推广和应用。
2 PR FLEX 20高粘度沥青混合料技术特点
高粘度沥青技术通过增强沥青结合料与骨料的粘结力达到路面强度和耐久性的提高。PR FLEX 20高粘度沥青混合料添加剂可有效增强沥青结合料与骨料的内聚附着性能及粘结性, 在拌和过程中直接投入, 使用简易方便。
PR FLEX 20呈颗粒状 (见图2) , 直径约为3 mm, 建议添加量为沥青质量的5%~10%, 新建高速公路可适当更高。在施工中, 通过人工投料 (热熔袋小包装) 或自动输料系统 (吨袋包装) 投入拌和设备。将PR FLEX 20与集料同时投入拌和设备内先进行干拌, 再加入沥青进行湿拌, 根据实际情况确定拌合时间, 要求沥青裹覆均匀即可。为达到最佳的施工效果, 温度控制一个关键环节, 温度控制标准见表1。
℃
改性沥青的高温性能影响着混合料的高温性能, 并最终通过混合料在路面使用性能中体现出来。掺加PR FLEX 20添加剂后的沥青混合料具有更优良的路用特性, 可有效提高沥青路面的稳定性。
1) 增强沥青与骨料的粘结作用。研究表明沥青60℃粘度对提高沥青混合料强度及耐久性起着关键性作用。PR FLEX 20添加剂可有效提高沥青60℃粘度, 提高沥青对集料的包裹力, 增强路面抵抗集料飞散的能力。
2) 提高沥青混合料的内部附着力和切向力, 确保路面具有良好的耐水 (抗剥离) 性能。
3) 提高沥青混合料抗变形能力。混合料耐流动性强, 使得路面具有良好的高温稳定性和抗车辙性。经检测, 某工程采用掺加5%PR FLEX 20的车辙稳定度实验结果如表2所示。
4) 提高低温下沥青混合料抗低温性能及抗滑性能。研究表明, 粘度大的沥青在荷载作用下产生较小的剪切变形, 弹性恢复性能好, 残留的永久塑性变形小, 可有效提高路面的使用性能。经检测, 某工程采用掺加5%PR FLEX 20的低温弯曲实验结果如表3所示。
5) 沥青膜厚度大。改性沥青具有较厚的沥青膜, 可有效延缓阳光和空气对沥青的老化, 确保了路面有良好的耐候性。同时, 改善附着性能, 提高路面表面平整度。
6) 施工和易性好。虽然在60℃时具有很高的绝对粘度, 但是只略微提高了135℃的粘度, 保证了施工的和易性。
3 在公路工程中的应用
在我国, 随着经济的快速发展, 路面车流量日益增长, 传统的沥青易老化, 耐久性差, 路面磨耗层受荷载及气候影响使得抗滑性能不足, 从而导致交通事故日益频繁, 这些都对沥青提出了更高要求。因此, 我国推广和应用PR FLEX 20高粘度沥青添加剂, 可有效提高路面的使用性能, 提高公路的经济效益和社会效益。
3.1排水路面
排水路面的特点是空隙率高。该种路面结构通过内部连通的空隙将流入路面的水及时排出, 能够显著减少溅水、喷雾的发生, 有效提高行车安全, 降低噪声, 环保性能优异。
排水路面空隙率大的构造特点容易造成有害物质对路面结构的侵蚀。同时, 受雨水的全部渗透, 容易对路面造成很多破坏和影响。使用普通沥青结合料, 混合料粘结性能差, 集料颗粒容易脱落, 造成路面松散, 无法保证路面的强度和热稳定性。因此, 需要使用粘度较高的沥青结合料来提高混合料的稳定性。
将PR FLEX 20应用于排水路面, 发挥其粘度高, 粘附性好的优势, 可有效增大沥青膜厚度, 提高沥青对集料的包裹力, 增加混合料内部的粘结性, 提高其抗剥落性能, 具备足够的耐久性, 以提高路面的整体强度, 具有良好的抗水损害、松散以及高温变形性能。
3.2超薄磨耗层
超薄磨耗层是一种厚度为19 mm~25 mm的沥青混合料, 具有构造深度大、抗滑性好、行车噪声低等优点。但由于厚度较薄, 造价低, 适宜于路面养护维修。该种路面结构受荷载与自然界变化的影响较大, 要求沥青对集料具有耐久性的包裹力和高粘附性, 对结合料的要求较高。一般采用软化点和60℃粘度指标较高的改性沥青。
将PR FLEX 20应用于超薄磨耗层, 利用其软化点高, 粘度高、粘附性好的优势, 利用形成较厚的沥青膜, 提高沥青与集料的粘结性, 增强混合料抗剪切和耐久性能, 减少气候因素对路面的影响, 提高高温抗流动性。
3.3沥青玛脂碎石混合料 (SMA)
沥青玛脂碎石混合料是一种由优质沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量细集料组成的沥青玛脂填充间断级配粗集料骨架间隙的混合料, 主要特点是具有优良的抗车辙及抗滑性能。
SMA路面, 在低温条件下, 混合料收缩变形使集料被拉开, 抗拉能力主要取决于沥青结合料的粘聚力和拉伸性能;矿料颗粒间相互接触, 沥青混合料的抗变形能力依靠颗粒间接触面的自由沥青的粘性, 要求具有较强的粘结力;抗老化性能决定了沥青路面的耐久性。
将PR FLEX 20应用于SMA, 沥青混合料具有的韧性好、粘结性好, 可有效提高混合料的低温抗变形性能 (见图3) 。同时, 其针入度小、软化点高、温度稳定性好, 可有效改善沥青与集料间的相互作用, 提高混合料的凝聚力, 减小温度敏感性, 防止沥青析漏, 减少沥青老化, 提高路面的耐久性。
3.4重载路段
随着交通量的增加和车辆轴重的增大, 使得路面早期损坏现象非常明显, 极大的降低了路面的服务功能和使用寿命, 增加了公路的维护成本。重载对沥青路面所造成的损坏主要集中于车辙损坏, 其原因主要是沥青面层的抗剪能力不足所致。
将PR FLEX 20应用于重载路段, 有利于发挥其耐流动性好、软化点高、粘度高的优势, 生产的沥青混合料动稳定度可有效提高路面的抗高温变形性能, 减少车辙病害的产生 (见图4) , 增强内部粘结性能, 提高抗剪切能力, 减少沥青面层疲劳破坏, 延长路面使用年限。
4 结语
高粘度沥青技术能够增加沥青与集料的粘结力, 确保沥青对集料的包裹, 防止表面集料在车轮荷载作用下飞散, 提高路面表层的抗滑性能, 行车安全及使用耐久性。
在我国推广和应用PR FLEX 20添加剂, 显著提高了沥青混凝土的路用性能, 确保沥青路面高温稳定性和耐久性。
摘要：以PR FLEX 20高粘度沥青混合料添加剂为例, 介绍了高粘度沥青混合料技术的特性, 并对其在路面工程中的应用进行了系统分析, 以有效提高沥青路面的使用性能。
关键词：PR FLEX 20,沥青粘度,混合料,路面
参考文献
[1]谢晶.掺加PR系列添加剂对沥青混合料高温性能的影响[J].公路交通科技, 2009 (5) :25-27.