陳景龍
(中鐵十一局集團(tuán)第二工程有限公司 湖北十堰 442000)
天然巖瀝青在道路施工中的應(yīng)用隨著其在瀝青改性中的效果得到了廣泛的認(rèn)同。通過對(duì)改性的瀝青在道路中的應(yīng)用效果分析,得出改性瀝青具有耐磨、性能持久等優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)對(duì)改性瀝青的研究已經(jīng)取得了一定的成效,并在道路施工建設(shè)中得到了良好的應(yīng)用。如山東濰坊市某段交通道路施工就利用了天然巖瀝青改性瀝青,相較于一般的瀝青路面,路面的橫向裂縫出現(xiàn)的很少,縱向裂縫幾乎沒有?;趲r瀝青改性瀝青加工方面,應(yīng)用效果良好,具有普遍的推廣價(jià)值。
試驗(yàn)選用AH-70#基質(zhì)瀝青兩種A、B,天然巖為黑褐色、粉末狀,含水量在1.2%左右的四川廣元地區(qū)的巖瀝青。天然巖瀝青摻入到基質(zhì)瀝青的比例分別為5%、7.5%、10%和12.5%,觀察巖瀝青改性瀝青的流程可得出10樣改性后的樣品,將這些樣品與基質(zhì)瀝青進(jìn)行性能比較,可得出表1的性能結(jié)果。
表1 巖瀝青改性瀝青性能測(cè)試
從表1中可以看出,隨著巖瀝青添加計(jì)量的增多,巖瀝青改性瀝青的軟化度相對(duì)增高,延展度下降,說明巖瀝青改性瀝青的抗變形能力增加,對(duì)溫度的敏感性降低。
瀝青的組分對(duì)于瀝青的性能具有重要的影響,為了研究巖瀝青的瀝青組分對(duì)基質(zhì)瀝青性能的影響,遂進(jìn)行了組分試驗(yàn),得出結(jié)果如表2。
從表2中可以看出,天然巖的瀝青膠質(zhì)與青質(zhì)教基質(zhì)瀝青要高,且飽和分和芳香分的含量要低,這說明巖瀝青自身具有較高的軟化點(diǎn)和粘性[1]。在將巖瀝青摻入到基質(zhì)瀝青中后,改進(jìn)瀝青的飽和分和芳香分的含量有所下降,而瀝青的膠質(zhì)含量以及瀝青質(zhì)的含量有所提升,這說明巖瀝青能夠使基質(zhì)瀝青的黏性和抗高溫性能提升,同時(shí)瀝青膠質(zhì)的穩(wěn)定性增強(qiáng),在此情況下,改性瀝青應(yīng)用于路面施工,對(duì)于保證公路的使用性能具有重要的作用。
表2 組分試驗(yàn)結(jié)果
熒光顯微鏡應(yīng)用于觀察改性瀝青的相態(tài)結(jié)構(gòu)具有顯著的作用,通過對(duì)改性瀝青的相態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,可以判斷出基質(zhì)瀝青的改性程度,對(duì)于確定巖瀝青摻入基質(zhì)瀝青的最佳配比創(chuàng)造了有利的條件。試驗(yàn)選用倒置熒光顯微鏡,基質(zhì)瀝青和配比例為8%,制配前后的瀝青相態(tài)放在顯微鏡下觀察,并采集圖像。據(jù)實(shí)驗(yàn)可知,巖瀝青改性劑在基質(zhì)瀝青中的分布較為平均,且在充分混合后,使基質(zhì)瀝青的青質(zhì)組分膨脹,凸起的顆粒上結(jié)有一層含瀝青質(zhì)的凝膠膜。在配比濃度為8%的情況下,溶脹的巖瀝青能夠達(dá)到結(jié)交料的15%作用,通過凝膠膜的連接,構(gòu)成了一個(gè)網(wǎng)狀的空間結(jié)構(gòu),由此可以看出,改性后的基質(zhì)瀝青的黏性有了明顯的提升。
巖瀝青用于基質(zhì)瀝青的改性,對(duì)于基質(zhì)瀝青表征感溫性的影響測(cè)試,多用針入度指數(shù)、針入度粘度數(shù)和粘溫指數(shù)。其中,對(duì)于粘溫指數(shù)與材料本質(zhì)的流動(dòng)活化能關(guān)系的研究,將得出改性瀝青粘性在溫度影響下的變化,進(jìn)而得出材料溫度的敏感性[2]。同時(shí),針對(duì)度指數(shù)與粘溫指數(shù)會(huì)隨著巖瀝青摻入量的增加而發(fā)生改變,針入度指數(shù)會(huì)持續(xù)上升,感溫性會(huì)下降,而粘溫指數(shù)變化呈不規(guī)律性,主要受試驗(yàn)條件的影響。
在低溫情況下,巖瀝青會(huì)改變基質(zhì)瀝青的瀝青質(zhì)、膠質(zhì)含量,且混合體系極性增強(qiáng),在組分內(nèi)分子相互作用下,會(huì)形成網(wǎng)狀的粘聯(lián)結(jié)構(gòu)。在溫度不高的情況下,分子的活動(dòng)能力有限,所以,改性瀝青的感溫性會(huì)隨著巖瀝青添加量的增多而降低,而在高溫條件下,巖瀝青的大膠束在爆破之后會(huì)分散出很多活性點(diǎn)與小分子結(jié)合,形成半聚合的局面,在巖瀝青不斷摻入基質(zhì)瀝青的情況下,形成的半聚合面會(huì)增多,從而增強(qiáng)了改性瀝青的溫度敏感性,但當(dāng)巖瀝青的加入量達(dá)到10%時(shí),破裂的膠束會(huì)重新聚合在一起,形成一個(gè)整體的粘連結(jié)構(gòu),此時(shí)的改性瀝青的溫度敏感度會(huì)降低。
通過巖瀝青改性瀝青性能測(cè)試可以看出,改性瀝青的軟化點(diǎn)、粘性與基質(zhì)瀝青相比,都有向著好的方向發(fā)展。在巖瀝青將瀝青質(zhì)帶入到石油瀝青當(dāng)中后,對(duì)于改善以氫鍵為主的分子作用力,形成聚合的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)有著積極的促進(jìn)作用。同時(shí),巖瀝青含有的礦物質(zhì),對(duì)改善基質(zhì)瀝青的黏性也起到了明顯的效果。相較于基質(zhì)瀝青,改性后的基質(zhì)瀝青在溫度低于60℃的環(huán)境下,黏性會(huì)更強(qiáng)。因此,改性瀝青的彈性較好,在道路建設(shè)中應(yīng)用巖瀝青改性瀝青,遇到施加力因具有較好的彈性,而不易凹陷,從而避免車轍、推擁等情況的出現(xiàn)。
巖瀝青對(duì)基質(zhì)瀝青的改性,通過配比出適合工程施工標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)良改性瀝青,對(duì)于改善基質(zhì)瀝青路面的高溫感性能以及抗激變能力等具有重要的作用,因此,可有效改善路面的使用性能。
圖1 巖瀝青改性瀝青軟化點(diǎn)
[1]李敏.天然巖瀝青BRA改性瀝青在京張高速公路上的應(yīng)用[J].交通世界(建養(yǎng)·機(jī)械),2012(04):294~296.
[2]余四新,韋金城,蔡長(zhǎng)松等.天然巖瀝青復(fù)合改性瀝青性能評(píng)價(jià)與應(yīng)用研究[J].山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào),2015(05):435~440.