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                                    機場改性瀝青性能影響因素研究
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                                    機場改性瀝青性能影響因素研究
                                    2022年04月14日    閱讀量:17190    新聞來源:藺習雄,楊克紅,張艷新  |  投稿

                                    摘要:對制備機場改性瀝青的原料和工藝條件等因素進行研究,考察各因素對改性瀝青


                                    性質的影響。結果表明,采用110號瀝青和21%~27%芳烴油為原料,加入4.8%~5.2%的6302LSBS改性劑,在一定溫度下,經過7~8h發育反應,可以制備出穩定性好、PG高溫等級為82℃的機場改性瀝青。


                                    關鍵詞:改性瀝青;機場;高溫性能;穩定性;因素


                                    因瀝青混凝土道面具有平整、舒適、抗滑、減震等優點,已被廣泛應用于國內外機場道面修建中,為了適應機場道面發展的技術要求,科研人員開展了瀝青研究,以提高其性能,改善使用品質,研制出性能優良的改性瀝青并在機場工程中應用瀝青網sinoasphalt.com。在改性瀝青的技術要求中,高溫性能是一個關鍵指標,因為瀝青道面的強度和剛度隨著溫度的升高而下降,尤其在夏季持續高溫和飛機荷載的作用下,瀝青混凝土機場道面易產生車轍、波浪等病害,影響飛機行駛安全,為了保證瀝青道面在高溫環境下受輪胎荷載的反復作用,不致產生諸如波浪、推移、車撤、泛油、粘輪等病害,要求改性瀝青具有良好的高溫穩定性,以使所鋪筑的瀝青混凝土道面具有足夠的強度和剛度。


                                    本研究結合烏魯木齊機場改造工程提岀機場改性瀝青的高溫指標技術要求,SHRP評價中PG高溫等級要求達到82℃,同時考察機場改性瀝青穩定性和施工和易性,開展了改性瀝青性能影響因素研究。

                                     

                                    1試驗部分


                                    1.1原料及性質 


                                    本試驗采用中石油克拉瑪依石化公司生產的90號和110號瀝青為原料,具體性質見表1。


                                    本研究所用的芳烴油是克拉瑪依石化公司以餾分油為原料,采用糠醛抽提工藝生產的芳烴含量較高的富芳烴油,芳烴含量為54%,閃點245℃;所用的改性劑為岳陽石化生產的SBS,型號為1301,獨山子石化生產的SBS,型號為6302L和6302H;試驗所用的穩定劑為自配的穩定劑。

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                                    1.2樣品制備


                                    本試驗制備樣品的工藝過程分為兩步,基質瀝青制備和機場改性瀝青制備。


                                    基質瀝青制備:將瀝青與芳烴油按一定比例混合,采用氧化工藝,將混合原料的針入度氧化到75-80 1/10mm范圍內,做為改性瀝青的基質瀝青。


                                    機場改性瀝青制備:將SBS改性劑加入到基質瀝青中,攪拌升溫到185~190℃下剪切15~20min后,加入穩定劑,然后在一定溫度下,攪拌一定時間后得到機場改性瀝青樣品。


                                    2試驗結果與分析討論


                                    2.1瀝青牌號對改性瀝青性能影響


                                    基質瀝青特性對改性瀝青性質有一定影響,本研究以克拉瑪依石化公司的90號和110號兩個牌號瀝青為原料制備改性瀝青,試驗結果如表2所示。


                                    從表2的對比試驗結果可以看出,兩個牌號瀝青制備的改性瀝青針入度和老化后質量損失的技術指標結果比較接近,這是因為釆用氧化工藝制備的基質瀝青針入度相差不大,因此,改性瀝青的針入度技術指標結果相近。

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                                    兩個牌號瀝青制備的改性瀝青軟化點、135℃黏度、車轍因子和離析等技術指標結果有差別,110號瀝青制備的改性瀝青性質優于90號瀝青制備的改性瀝青,尤其是改性瀝青135℃黏度和離析兩項技術指標,90號瀝青制備的改性瀝青黏度和離析指標不合格,超出改性瀝青技術規范要求的135℃黏度不大于3.0 kPa?s和離析不大于2.5℃的技術要求。通過分析認為,在相同氧化條件下,110號瀝青針入度大于90號瀝青針入度,氧化到相同針入度范圍的基質瀝青,110號瀝青氧化時縮合反應深度和氧化時間都大于90號瀝青,致使110號瀝青制備基質瀝青的瀝青質含量為1.45%,90號瀝青制備基質瀝青的瀝青質含量為1.03%,基質瀝青的瀝青質含量適當提高,改善了基質瀝青與SBS改性劑的相容性和配伍性,提高了改性瀝青均勻穩定性,有利于改性瀝青性質的提升。


                                    2.2芳烴油對改性瀝青性能影響


                                    根據相似相容原理,在瀝青中加入芳烴油改善瀝青組成結構,是提高基質瀝青與SBS改性劑相容性的有效措施。芳烴油加入量對機場改性瀝青性質影響見圖1~6。

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                                    從圖1可以看出,雖然芳烴油加入量不同,改性瀝青針入度指標變化不大,這是因為采用氧化工藝制備的基質瀝青針入度控制在75~80 1/10mm之間,使得改性瀝青針入度技術指標結果相近。


                                    從圖2~4可以看出,隨著芳烴油加入量增加,對改性瀝青性質影響趨勢:軟化點指標逐漸增高、原樣的車轍因子和老化后的車轍因子指標在相同溫度下都逐漸增大。分析原因:SBS改性劑中的聚苯乙烯鏈段溶解度參數δ=9.1(cal/cm3)0.5,聚丁二烯段溶解度參數δ=8.4(cal/cm3)0.5,而芳烴的溶解度參數δ=8.6~9.0(cal/cm3)0.5,說明芳烴對SBS改性劑有較強的溶解分散能力。在改性瀝青制備中,瀝青中的芳香分含量在35%-45%較為適宜,而克拉瑪依石化瀝青的芳香分含量為24%~26% ,因此,芳烴油的加入,提高了基質瀝青芳香分含量,改善了基質瀝青與SBS改性劑的相容性和配伍性,使得SBS改性劑在瀝青中吸附溶脹的更加充分, 從而改性瀝青的高溫性能更加優異。


                                    從圖5可以看岀,隨著芳烴油加入量增加, 改性瀝青的135℃黏度隨之減小,這是由于隨著基質瀝青中芳烴含量增加,有利于提高瀝青對SBS改性劑的溶解分散能力。從圖5中可以看出當芳烴油加入量大于21%時,改性瀝青滿足135℃黏度指標不大于3.0kPa?s的技術要求。


                                    從圖6可以看出,隨著芳烴油加入量增加,改性瀝青老化后質量損失隨之增大,影響改性瀝青老化性能,這是因為芳烴油中輕組分較多,隨著芳烴油加入量增大,改性瀝青中的輕組分增多,導致老化后質量損失變大。因此,為滿足改性瀝青老化后質量損失指標的技術要求,芳烴油加入量不易超過27%。


                                    2.3 SBS改性劑對改性瀝青性能影響 


                                    SBS產品根據苯乙烯-丁二烯相嵌結構方式不同有多種規格的產品,本研究考察三種線型SBS改性劑制備機場改性瀝青,試驗結果見圖7~12。


                                    三種SBS改性劑結構都是線型SBS,但是它們存在分子量的差異,6302HSBS分子量> 1301SBS分子量〉6302LSBS分子量。從圖7~12可以看出,三種型號不同分子量的SBS改性劑制備的改性瀝青性質有一定差異,具體而言,改性瀝青針入度指標比較,6302L>1301> 6302H;改性瀝青軟化點指標比較,6302H>1301>6302L;改性瀝青135℃黏度指標比較, 6302H>1301 >6302L;改性瀝青原樣的車轍因子指標比較,三個樣品結果相差不大;改性瀝青老化后的車轍因子指標比較,6302H最大,6302L和1301相近;改性瀝青離析指標比較,6302L離析值為1.5℃,1301離析值為3.7℃,超出離析指標技術要求不大于2.5℃的范圍,而6302H離析值達到14℃,遠偏離離析指標技術要求。結果表明,不同分子量的SBS改性劑對瀝青的相容性和感受性不同,SBS分子量越大,改性瀝青軟化點和車轍因子越高,高溫性能越好,但是存在改性瀝青135℃黏度偏大,以及改性瀝青穩定性不好。因此,要選擇合適分子量的1301SBS改性劑,才能制備出穩定性和高溫性能好的改性瀝青。


                                    2.4 SBS改性劑加入量對改性瀝青性能影響


                                    SBS改性劑加入量對改性瀝青性質影響較大,為此本文對SBS加入量進行了考察,對機場改性瀝青性質的影響見圖13~18。

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                                    從圖13?18可以看出,不同SBS改性劑加入量,對機場改性瀝青性質影響明顯。在SBS改性劑加入量4.5%-5.5%時,改性瀝青性質變化趨勢為,改性瀝青針入度隨著SBS改性劑加入量增加而減小,當加入量大于5.5%時,改性瀝青針入度降至60 1/10mm以下;改性瀝青軟化點度隨著SBS改性劑加入量增加而升高,當加入量小于4.8%,瀝青軟化點小于70℃;在相同溫度下,改性瀝青原樣車轍因子和老化后車轍因子都隨著SBS改性劑加入量而增大,當加入量為4.5%時,改性瀝青PG高溫等級為82℃,當加入量達到4.7%時,改性瀝青PG高溫等級為88℃;改性瀝青135℃黏度隨著SBS改性劑加入量增加而增大,當加入量超過5.2% 時,改性瀝青135℃黏度指標超出不大于3.0 Pa.s的規范技術要求;改性瀝青離析隨著SBS改性劑加入量增加而變大,說明穩定性變差,當加入量超過5.3%時,改性瀝青離析指標不合格。綜合考慮機場改性瀝青的高溫性能、穩定性和施工和易性等性質,SBS改性劑加入量控制在4.8%~5.2%為宜。


                                    2.5發育反應時間對改性瀝青性能影響


                                    在制備改性瀝青過程中,SBS改性劑與瀝青混合剪切后,還需經過一定發育反應才能得到合格的改性瀝青。本文考察了發育反應時間對機場改性瀝青性能影響,試驗結果見圖19~24。


                                    從圖19-24可以看出,改性瀝青的發育反應時間長短對機場改性瀝青性質影響明顯。在發 育反應時間5~8h時,改性瀝青性質變化趨勢為,改性瀝青針入度隨著發育反應時間延長變化 不明顯,在71~72 1/10mm波動;改性瀝青軟化點度隨著發育反應時間延長而升高,當時間延 長到6.5h時,瀝青軟化點大于70℃;在相同溫度下,改性瀝青原樣車轍因子和老化后車轍因子都隨著發育反應時間延長而增大,當時間達到6h時,改性瀝青PG高溫等級為82℃,當時間達到7h時,改性瀝青PG高溫等級為88℃;改性瀝青135℃黏度隨著發育反應時間延長而增大,從趨勢分析,當時間超過9h時,改性瀝青135℃黏度指標開始接近3.0Pa?s,已經是規范要求的135℃黏度不大于3.0 Pa?s的上限;改性瀝青離析隨著發育反應時間延長而變小,說明穩定性在逐漸變好,當時間超過7h時,改性瀝青離析指標達到不大于2.5℃的技術要求。綜合考慮機場改性瀝青的高溫性能、穩定性和施工和易性等性質,發育反應時間控制在7~8h為宜。

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                                    3結束語

                                    通過對影響機場改性瀝青性能的各因素考察試驗,試驗結果表明,瀝青牌號、芳烴油加入量、SBS型號和發育反應時間都會影響機場改性瀝青性能。因此,要制備PG高溫等級82℃,且穩定性和施工和易性滿足要求的機場改性瀝青,需要充分考慮各因素對瀝青性能影響,選擇適宜的瀝青原料、芳烴油和SBS改性劑,以及合適的原料配比和工藝過程,才能制備出合格的機場改性瀝青產品。


                                    標簽:綜合論文,施工案例,技術中心,改性瀝青
                                    免責聲明: 本文僅代表作者本人觀點,與中國瀝青網無關。本網對文中陳述、觀點判斷保持中立,不對所包含內容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請讀者僅作參考,并請自行承擔全部責任。本網轉載自其它媒體的信息,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一周內進行,以便我們及時處理。郵箱:23341570@qq.com
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