Sasobit及玻璃纖維改性的瀝青混合料高溫穩(wěn)定性研究

高福德

（重慶市勘測院 重慶 401121）

Sasobit及玻璃纖維改性的瀝青混合料高溫穩(wěn)定性研究

高福德

（重慶市勘測院 重慶 401121）

為改善瀝青混合料高溫穩(wěn)定性，本文采用Sasobit及玻璃纖維對(duì)溫拌瀝青混合料進(jìn)行改性，并通過試驗(yàn)研究混合料的高溫穩(wěn)定性，研究不從參量的混合料的性能變化情況。選擇基質(zhì)瀝青混合料（基質(zhì)）、摻入瀝青質(zhì)量3%Sasobit的瀝青混合料（代號(hào)Sa-WMA）以及加入3%Sasobit并摻入0.1%，0.2%，0.3%玻纖的瀝青混合料（代號(hào)分別為GF 0.1-Sa；GF 0.2-Sa；GF 0.3-Sa），共計(jì)五種情況進(jìn)行對(duì)比分析。試驗(yàn)結(jié)果表明隨著玻璃纖維的加入混合料的動(dòng)穩(wěn)定度提高了，并隨著玻璃纖維摻量的增加而逐步提升。添加Sasobit對(duì)動(dòng)穩(wěn)定的影響大于添加玻璃纖維對(duì)動(dòng)穩(wěn)定的影響。

Sasobit；玻璃纖維；瀝青混合料；高溫穩(wěn)定性

0 引言

瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，是指瀝青混合料在高溫（通常為60℃）條件下，經(jīng)過車輛荷載長期反復(fù)作用后，不產(chǎn)生車轍、推移和擁包等永久變形的性能[1]。在高溫持續(xù)作用下，瀝青混合料由彈性體向塑性體轉(zhuǎn)變，勁度模量大幅度降低，抗永久變形能力急劇下降。，有必要通過摻加Sasobit及玻璃纖維等外摻劑來改善溫拌高模量瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。

Sasobit自1997年被研發(fā)以來，因具有易溶于加熱瀝青、在降低瀝青混合料施工溫度、改善其施工和易性的同時(shí)能提高混合料抗車轍能力等優(yōu)勢，已被廣泛用于世界各地的工程，主要是用于公路、橋梁和機(jī)場跑道的建設(shè)[2-4]。

1 原材料及配比

試驗(yàn)選用殼牌70#A級(jí)道路石油瀝青，經(jīng)檢測瀝青各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求；Soasbit溫拌劑為淡白色小顆粒，滴熔點(diǎn)為100℃，密度0.94g/cm-3，常用摻量為瀝青粘結(jié)劑的1%～3%，以及無堿玻璃纖維?；旌狭习韬瓦^程中的機(jī)械、溫度、時(shí)間是決定分散效果的三個(gè)關(guān)鍵因素。本文采用采用室內(nèi)車轍試驗(yàn)來評(píng)價(jià)外摻Sasobit、玻纖瀝青混合料的高溫性能。

2 Sasobit及玻璃纖維對(duì)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的影響

2.1 車轍試驗(yàn)及結(jié)果分析

本文選擇基質(zhì)瀝青混合料（基質(zhì)）、摻入瀝青質(zhì)量3%Sasobit的瀝青混合料（Sa-WMA）以及加入3%Sasobit并摻入0.1%，0.2%，0.3%玻纖的瀝青混合料（GF 0.1-Sa；GF 0.2-Sa；GF 0.3-Sa），共計(jì)五種情況進(jìn)行對(duì)比分析，其結(jié)果如表2所示。

表2 車轍試驗(yàn)結(jié)果

圖1 不同混合料動(dòng)穩(wěn)定數(shù)據(jù)

從以上數(shù)據(jù)可以看出：

1）從圖1可知，隨著玻纖的加入混合料的動(dòng)穩(wěn)定度提高了，并隨著玻纖摻量的增加而逐步提升。

2）從圖1也可以看出0.3%的玻纖摻量相對(duì)于0.2%的玻纖摻量，動(dòng)穩(wěn)定度提升并不明顯。

3）相對(duì)基質(zhì)瀝青瀝青混合料，SA-WMA ，GF0.1-Sa，GF0.2-Sa，GF0.3-Sa動(dòng)穩(wěn)定度分別提升了57.79%，73.57%，87.30%，88.73%。

4）相對(duì)于Sa-WMA， GF0.1-Sa，GF0.2-Sa，GF0.3-Sa動(dòng)穩(wěn)定度分別提升了10%，18.70%，9.61%。一方面說明，添加Sasobit對(duì)動(dòng)穩(wěn)定的影響大于添加玻璃纖維對(duì)動(dòng)穩(wěn)定的影響；另一方面也說明，玻纖的添加不會(huì)劣化Sa-WMA的高溫性能，相反，對(duì)高溫性能是有利的。

3 玻璃纖維、Sasobit對(duì)高溫性能的影響機(jī)理

瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的形成機(jī)理來源于瀝青結(jié)合料的高溫粘結(jié)性與礦料級(jí)配的嵌擠作用。對(duì)于不同類型的瀝青混合料，集料比例是影響高溫性能的重要因素。對(duì)于AC-13密級(jí)配瀝青混凝土來說，集料是懸浮于瀝青膠漿中，由于集料的嵌擠作用沒有很好的形成，這時(shí)瀝青便成為影響高溫性能的主要因素。

① Sasobit對(duì)高溫性能的影響機(jī)理

當(dāng)瀝青混合料溫度降低到90℃以下，因Sasobit的熔點(diǎn)高，它與被其吸附的瀝青飽和組分逐漸析出結(jié)晶，在瀝青中形成網(wǎng)狀晶體結(jié)構(gòu)，使得改性劑分子鏈間距增大，進(jìn)而鎖定飽和的油分、蠟分，增加瀝青的軟化點(diǎn)與強(qiáng)度，增強(qiáng)了瀝青的穩(wěn)定性，提高瀝青路面在高溫條件下的抗車轍能力。

② 玻璃纖維對(duì)高溫性能的影響機(jī)理

瀝青與礦料是瀝青混合料這種復(fù)合材料的重要組成部分，其中瀝青和礦料的相互作用是決定混合料路用性能的重要因素。瀝青與礦料相互作用后，瀝青在礦料表層形成一定厚度的結(jié)構(gòu)膜，以此結(jié)構(gòu)膜厚度進(jìn)行劃分，在結(jié)構(gòu)膜厚度以內(nèi)的是結(jié)構(gòu)瀝青，在結(jié)構(gòu)膜以外的是自由瀝青。結(jié)構(gòu)瀝青與自由瀝青在混合料所發(fā)揮的作用有所區(qū)別，結(jié)構(gòu)瀝青與礦料相互作用，使瀝青粘度變大，且越靠近礦料表面粘度越大；自由瀝青與礦料間距較遠(yuǎn)，沒有與礦料相互作用，僅僅將分散的礦料粘結(jié)起來并保證原來的性質(zhì)。

當(dāng)玻璃纖維摻入混合料，從宏觀層次上講，短切玻纖在瀝青混合料內(nèi)是三維隨機(jī)分布的。本次試驗(yàn)用玻纖直徑約為17μm，大致為頭發(fā)絲的1/5,每根玻纖原絲又是由數(shù)以千計(jì)的單絲構(gòu)成的，使得玻纖在摻量不大的情況下，其在混合料中的數(shù)目已經(jīng)相當(dāng)大并在混合料中形成縱橫交錯(cuò)的空間網(wǎng)絡(luò)?？v橫交錯(cuò)的玻纖，因?qū)r青的吸附作用，提高了結(jié)構(gòu)瀝青的比例，玻纖及其周圍的結(jié)構(gòu)瀝青又一起裹覆于礦料表面，使礦料表面的瀝青膜變厚，并使瀝青粘度變大，軟化點(diǎn)提高，從而增加了混合料抗車轍的能力。

4 結(jié)論

（1）溫拌瀝青高溫穩(wěn)定性差，工程運(yùn)用中應(yīng)采取相應(yīng)的措施提高其性能，摻加Sasobit它與被其吸附的瀝青飽和組分逐漸析出結(jié)晶，在瀝青中形成網(wǎng)狀晶體結(jié)構(gòu)，使得改性劑分子鏈間距增大增強(qiáng)了瀝青的穩(wěn)定性，提高瀝青路面在高溫條件下的抗車轍能力。

（2）當(dāng)玻璃纖維摻入混合料在混合料中的數(shù)目已經(jīng)相當(dāng)大并在混合料中形成縱橫交錯(cuò)的空間網(wǎng)絡(luò)，縱橫交錯(cuò)的玻纖因?qū)r青的吸附作用，提高了結(jié)構(gòu)瀝青的比例，礦料表面的瀝青膜變厚，并使瀝青粘度變大，軟化點(diǎn)提高，從而增加了混合料抗車轍的能力。

[1]郝培文．瀝青與瀝青混合料[M]．北京：人民交通出版社，2009

[2]Graham C．Hurley．Evaluation of Sasobit for use in warm mix asphalt．NCAT report 05-06：7-9

[3]Matthew Corrigan．Warm Mix Asphalt Technologies and Research．Federal Highway Administration Office of Pavement Technology 2006： 26-28

[4]N Bower,H Wen,S Wu,et al．Evaluation of the performance of warm mix asphalt in Washington state．International Journal of Pavement Engineering , 2015,17(5)：423-434

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1007-6344（2017）05-0062-01