沥青的基本性能
本文研究选用的沥青为克拉玛依AH-90沥青。按照重交通道路石油沥青的技术要求。
粉胶比对沥青胶浆高温性能的影响
采用动态剪切流变仪DSR测定不同粉胶比的沥青胶浆在64℃、70℃、76℃等3个温度等级下的抗车辙因子G*sinδ。
可以看出,老化前后沥青胶浆的G*/sinδ随粉胶比的增加呈不等幅增长。根据粉胶比与车辙因子关系折线趋势,粉胶比在0.6以下范围内G*/sinδ提高幅度不大,此时矿粉含量较小,不足以对胶浆的高温性能产生很大影响;粉胶比在0.6~0.8范围G*/sinδ提高幅度较大,说明加入一定量的矿粉对提高沥青抵抗流动变形的能力有很大帮助
沥青与矿粉的颗粒相互作用后,在矿粉表面产生化学组分的重新排列,矿粉表面形成一层结构沥青,增加粉胶比,相当于提高结构沥青的比例。当表面结合的结构沥青达到一定数量以后,胶浆就具有较高的黏结力和稳定性:当粉胶比大于0.8以后,G*/sinδ增长幅度平稳,胶浆的高温稳定性随着矿粉表面结构沥青数量的增加平稳提高。因此,从胶浆的高温稳定性角度考虑,粉胶比应达到0.8以上。
粉胶比对沥青胶浆低温性能的影响
采用弯曲梁流变仪BBR测定不同粉胶比的沥青胶浆在-18℃、-12℃两个温度等级下的弯曲蠕变劲度模量s和蠕变速率m。
可以看出,随着粉胶比的增大,蠕变劲度模量s增加幅度较大。这说明胶浆的低温抗裂性能随粉胶比的增加而变差。这是由于加入矿粉以后,结构沥青数量增加,沥青胶浆的弹性性质被强化,黏性性质减弱,综合表现为劲度模量的增大。
并且-18℃的增加幅度比-12℃的大,这说明温度降低对胶浆劲度模量同样具有很大影响。随着粉胶比的增大,蠕变速率m逐渐减小。这说明随着矿粉掺量的增加,沥青胶浆的应力松弛能力下降,特别是当粉胶比超过1.0以后,低温抗裂性能下降较快。
粉胶比对沥青胶浆疲劳性能的影响
疲劳性能主要是指中等温度下的流变特性。在Superpave沥青结合料规范中,沥青疲劳性能评价采用的设备与评价高温性能的完全相同,即都采用动态剪切流变仪DSR,但是试验方法和评价参数有所不同。
由于疲劳现象一般发生在沥青混凝土路面使用一段时间以后,因此在Superpave沥青结合料规范中规定使用压力老化PAV后的沥青来评价疲劳性能。其试验温度与沥青的高低温等级有关,评价参数采用复数模量与相位角的正弦之积G*·sinδ来表示,称为抗疲劳因子。其值越大,表示抗疲劳性能越差。
本文采用动态剪切流变仪DSR在25℃、28℃、31℃等3个温度等级下测定长期老化PAV后不同粉胶比胶浆的疲劳因子。
可以看出:相同温度下,G*·sinδ的对数随着粉胶比的增加呈线性增长,说明粉胶比过大会对胶浆的疲劳性能造成不利影响。
温度越高,疲劳因子越大,说明随着温度升高,沥青胶浆的疲劳性能变得越来越差。并且能看出在低温时增长幅度大于高温,可得出沥青胶浆疲劳损伤主要发生在低温。
结语
(1)不同粉胶比胶浆高温性能试验结果表明,随着粉胶比的增大,沥青与矿粉相互作用,在矿料表面形成具有较高黏结力和稳定性的结构沥青,胶浆的高温性能大幅度提高,且在粉胶比0.6~0.8范围内增长较快。另外,不同粉胶比胶浆的感温性相差不大,但相同粉胶比胶浆的感温性在短期老化后增大。
(2)不同粉胶比胶浆低温性能试验结果表明,随着粉胶比的增大,沥青用量相对减低,矿粉难以均匀分散,部分颗粒未被裹覆,不能形成连续的结构沥青层,相反地隔断了沥青的相互黏结,从而造成沥青胶浆脆性增加,劲度模量变化明显,导致胶浆的低温抗裂性能随粉胶比的增加而变差。同时,随着填料掺量的增加,胶浆的应力松弛能力下降,特别是当粉胶比超过1.0以后,低温抗裂性能下降较快。(3)不同粉胶比胶浆疲劳性能试验结果表明,疲劳因子G*·sinδ的对数随着粉胶比的增加呈线性增长。粉胶比过大会对胶浆的疲劳性能造成不利影响,且胶浆主要是在低温范围内发生疲劳损伤。综合并兼顾胶浆的高低温、疲劳这3种性能,粉胶比应选在1.2~1.4范围内。