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改性沥青技术

碾压温度280±30 mm2/s或0.28±0.03 Pa•s
旋转粘度计1 Pa•s=1000 mm2/s
尽量采取工程措施降低施工温度,如工序紧凑,蓬布遮盖,高温季节施工。
6、改性沥青加工工艺
(1)、机械搅拌法
(2)、溶剂法
(3)、胶粉法(干法、湿法)
(4)、混溶法(胶体磨,高速剪切)
(5)、胶乳法
聚和物改性沥青技术要求------表1
注:
[1].针入度指数PI由实测15℃、25℃、30℃等三个不同温度的针入度按式lgP=AT+k直线回归求得参数A后由下式求得,但直线回归的相关系数R不得低于0.997.
PI =————
20-500A
1+50A
[2]表中135℃运动粘度由布洛克菲尔德旋转粘度计(Brookfield型)测定,若在不改变性沥青物理力学性质并符合安全条件的温度下易于泵送和拌和,或经试验证明适当提高泵送和拌和温度时能保证改性沥青的质量,容易施工,可不要求测定。有条件时应用毛细管法测定改性沥青在60℃时的动力粘度。
(6)、二次掺配法(母体法)
(7)、塑炼共混法
高分子间作用力较弱的聚合物,其无规线团结构较为疏松,过程容易发生,小而短和柔顺性好的高分子链段容易运动和扩散到沥青中。
在高剂量时,溶胀程度降低,但能形成网状结构。
4、新的胶体体系的形成
沥青中油分被吸附后,原胶体体系失去平衡,沥青质和胶质析出,并吸附于聚合物表面,形成一种新的胶体结构,提高了体系的稳定性。
4、改性剂的分散度
粒子越小,分散越均匀,体系越稳定,改性效果越好。
七、改性沥青路面的设计与施工
1、设计程序
(1)、根据气候条件及交通条件,选择基质沥青;
(2)、初试剂量—在根据改性目标和经济情况确定
常用剂量:SBS 3~6%
SBR 2~5%
PE EVA 4~6%
(3)、测定25℃针入度,确定改性沥青等级
因分子量小的物质运动速度较快,活动能力强,较易进入聚合物,使之溶胀。
(4)、沥青的标号
随标号增大,粘弹性范围向低温区移动,(即低温性能变好,高温性能较差)对改性剂选择有影响。标号小,油分减少,溶胀受影响。
3、改性剂剂量
随剂量增多,改性效果增大,到一定剂量会有一个突变,→连续相,(界面层相边连),橡胶类→连网,然后效果增长减缓,甚至下降→最佳剂量。
七月平均最高气温(℃)
>30℃
(夏炎热区)
30℃~20℃
(夏热区)
<20℃
(夏凉区)
气候分区
1-1
1-2
1-3
1-4
2-1
2-2
2-3
2-4
3-2
车辙试验动稳定度
(次/mm),不小于(60℃,0.7MPa)
1500
2000
2500
3000
1000
1400
1700
2000
800
注:表中的“气候分区”采用七月份平均最高气温浊温作为高温气候分区指标,将全国分为>30℃、30℃~20℃、<20℃三个区。对于交通量特别大,超载车辆特别多的动煤专线、厂矿道路,可以通过提高气候区等级来提高对动稳定度的要求。
是利用特殊的催化剂,使丙烯单体或丙烯与乙烯,丙烯与丁烯共聚形成的分子量较低的无定形烯类共聚物。
APAO与沥青的相容性好,只需一般搅拌即可与沥青拌匀。
APAO对沥青的高温性能改善明显。
四、改性沥青及改性沥青
混合料技术标准
1、改性沥青技术标准
标号:I—热塑性弹性体类
Ⅱ—橡ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ类
Ⅲ—热塑性树脂类
A→B→C→D依次由稀变稠
当基质沥青各组分之间的配伍性良好(优质沥青),并且有良好的性能,则改性后将破坏原有的平衡,导致改性效果降低。
促溶剂、催化剂、发育剂、稳定剂的开发应用。
六、影响PMA因素
1、改性剂
(1)改性剂类型
SBR具有大的粘弹性范围,在低温情况下,沥青变得硬、脆,但SBR粒子仍呈弹性,并通过银纹作用
银纹理论
当模量比(分散相与分散介质)为0.3时,银纹扩展聚合物粒子受阻,使银纹转向或发生变化,这些过程要吸收能量→表现出韧性和塑性流动,SBR和SRS在低温时,模量始终低于原沥青,在外荷作用下可能引发银纹。使沥青低温性能得到改善。
第三位:充油与否0-未充油1-充油
第四位:分子量
1-〈10万、2-14~16万、3-23~28万
星型:分子量大,高温效果好,但加工困难
充油:可改善加工工艺
S/B:视改性目的的而定,高温4/6,低温3/7
2.SBR主要用于改善低温性能
SBR改性沥青加工工艺有;搅拌法、母体法、溶剂法和胶乳法。
1、搅拌法:胶体磨或高速剪切机
2、母体法:用溶剂法制成橡胶:沥青=1:4的母体,施工时与沥青拌和
3、溶剂法:将SBR切片→与溶剂(二甲苯)溶胀→与液态沥青共混→回收溶剂
4、胶乳法
(1)直接加入法
利用合成橡胶制造过程中间产品(胶浆),再制成高浓度胶乳。在沥青混合料拌制过程中直接喷入拌和锅中(先拌沥青再喷胶乳)。
(2)预混法
将胶乳预先与沥青共混,脱水后再使用,能与沥青均匀混合,效果明显。
依据当地气候条件及交通是量等级确定。在满足技术要求前提下,尽量减少必要时复合改性
4、基层沥青
视改性目的及改性剂类型而定如寒冷地区可采用低标号+SBR或中标号+SBS
高温地区可采用高标号+PE、EVA;或中标号+SBS
5、施工温度
根据粘温曲线确定
拌和温度170±20mm2/s或0.17±0.02Pa•s
不小于(-10℃,50mm/min)
3000
3500
2500
3000
3500
2000
500
1500
2000
注:表中的“气候分区”采用年极端最低气温气候分区指标,将全国分为>-9.0℃、-9.0℃~-21.5℃,-21.5℃~-37.0℃、<-37.0℃四个区。
五、改性机理
1、基本原理
选择性吸附,溶胀,新胶体体系的形成
[3]当SBS改性沥青在现场制作后立即使用或贮存期间进行不间断搅拌或泵送循环时,对离析试验可不作要求。
[4]老化试验以旋转薄膜加热试验(RTFOT)方法为准。容许以薄膜加热试验(TFOT)代替,但必须在报告中注明,且不得作为伸裁结果。
[5]对不同类型复合的改性沥青,根据改性剂的类型和剂量比例,按照工程上改性的目的和要求,参照表中指标综合确定应该达到的技术要求。
(1)、原油基属
PE、EVA与多蜡沥青相容性好,与多蜡的溶介度
参数接近(8.0左右),对环烷基沥青(KLM—90)则效果差。
(2)、组分
芳香分对聚合物的溶介度较高
饱和油分对聚合物在沥青中的溶胀起很大作用。
沥青质多影响沥青与聚合物的相容性,如SL—100较好
(3)、沥青的分子量
因分子量较小的沥青与SBR等改性剂相容性好(如SL60)
3、PE主要改善高温性能
有高密聚乙烯(HDPE)和低密聚乙(LDPE),LDPE的柔韧性,伸长率、耐冲击性能好,且融点较低(110—120℃),溶介度参数较宽,易于与沥青共混。
PE是线型长链分子结构,平均分子量>300000
再生PE粒料成分复杂用较硬,加工困难
4、EVA高温为主,低温适当
乙烯支链上引入醋酸基团。EVA较之PE更富有弹性和柔韧性,与沥青的相容性要好。
1、SBS高低温
以丁二烯—1.3苯已稀为单位,通过离子聚合而成为嵌段聚合物——聚苯乙烯为硬段(S)段,聚丁二烯为软段(B段)。
SBS按其分子结构分为线型和星型,其玻璃化温度有两个
Tg1——-80℃(聚丁二烯)
Tg2——+80℃- +100℃(聚苯乙烯)
型号用四位数表示
第一位:1一线型;4一星型
第二位:于S/B3-3/7 4-4/6
改性沥青混合料低温抗裂性技术要求----表3
气候条件与技术指标
气候分区及相应的技术要求
年极端最低气温(℃)
>-37.0℃
(冬严寒区)
-21.5℃~-37.0℃
(冬寒区)
-9.0℃-21.5℃
(冬寒区)
>-9℃
(夏凉区)
气候分区
1-1
2-1
1-2
2-2
3-2
1-3
2-3
1-4
2-4
弯曲试验破坏应变(με)
2、改性沥青混合料标准
(1)高温性能—车辙动稳定度DS>
(2)低温性能—弯曲应变(-10℃)>
(3)水稳定性—残留稳定度S0>80%
冻融劈裂强度比R0>80%
高低温指标要求视当地气候民情况而有所不同(见表2及见表3)
改性沥青混合料高温稳定性技术要求----表2
气候条件与技术指标
气候分区及相应的技术要求
(4)、关键指标试验;
(5)、对关键指标符号要求者,则定其他指标;
(6)、沥青混合料试验。
2、改性剂类型与型号选择
类型:根据地区特点,抓住主要矛盾,复合改性的可能性
型号:
PE高密与低密分子量
EVA E/VA
SBS线型—星型、S/B、分子量
3、改性剂剂量确定
通过试验
根据技术标准要求及经济考虑,确定适宜用量(改性沥青路面施工技术规范试用期尚需结合本地经验核定)。
沥青与改性剂间属物理混溶,其混溶程度取决于两者的溶介度参数。
ΣFρ
溶介度参数δ=———
M
式中:F——化学分子团的引力常数;V——分子容积
ρ——密度;M——分子量
3、溶胀
在沥青中轻质组分的作用下,改性剂体积胀大(有时胀大5-10倍),提高改性效果与体系的稳定性。
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