淺議橡膠粉改性瀝青溫度敏感性評(píng)價(jià)方法

宋揚(yáng)

摘要：對(duì)不同摻量的橡膠粉改性瀝青的針入度和粘度進(jìn)行了測(cè)試，探討了不 同種溫度敏感性評(píng)價(jià)方法。對(duì)膠粉改性瀝青溫度敏感性表征方法提出了合理的建議。

關(guān)鍵詞：橡膠粉改性瀝青? 針人度? 粘度? 溫度敏感性

0 引言

瀝青的粘度隨著溫度的不同而產(chǎn)生明顯的變化，這種粘度隨溫度的變化的感應(yīng)性為感溫性。對(duì)于路用瀝青，溫度和粘度的關(guān)系是極其重要的性能。瀝青材料的感溫性是決定瀝青使用時(shí)的工作性以及應(yīng)用于路面中的服務(wù)性的重要指標(biāo)。更確切地說(shuō)，瀝青路面的抗車轍能力、抗低溫開裂能力和耐久性等主要技術(shù)性質(zhì)均與瀝青的感溫性有內(nèi)在聯(lián)系。

表示和評(píng)價(jià)瀝青感溫性的指標(biāo)很多，常用的有針入度指數(shù)和粘度指數(shù)來(lái)反映。然而究竟采用什么指標(biāo)來(lái)反應(yīng)瀝青的感溫性能，卻一直沒(méi)有定論。本文通過(guò)對(duì)橡膠粉改性瀝青的溫度敏感性進(jìn)行研究，得出適合與膠粉改性瀝青的溫度敏感性評(píng)價(jià)方法。

1試驗(yàn)部分

1.1主要原材料

瀝青：選用中海70 #重交通瀝青，其主要性能指標(biāo)如表1所示。

膠粉：橡膠烴含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）46.0%，丙酮抽提物10.8%，碳黑含量28.0%，灰份6.2%。膠粉目數(shù)為80目。由南通新升橡膠制品有限公司提供。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

本研究中所用改性瀝青是通過(guò)高速剪切的方法進(jìn)行加工制備的。將瀝青預(yù)熱到180℃左右，按選定的橡膠粉劑量慢慢地傾入盛有熱瀝青的容器中攪拌（機(jī)械攪拌）1h左右的時(shí)間，制得不同種類的膠粉改性瀝青。機(jī)械攪拌采用高速剪切乳化機(jī)來(lái)進(jìn)行。通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)采用3000r/min的轉(zhuǎn)速為佳。各樣品加工方式相同，前、后處理過(guò)程均相同。置備好之后測(cè)定瀝青的針入度指數(shù)和粘度。粘度測(cè)試采用Brookfield? DV-II型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 PI指標(biāo)體系

在“八五”國(guó)家重點(diǎn)科技項(xiàng)目（攻關(guān)）中對(duì)國(guó)產(chǎn)瀝青的感溫性問(wèn)題進(jìn)行的專項(xiàng)研究認(rèn)為，由針入度一溫度回歸方程式（1）得到的針入度一溫度感應(yīng)系數(shù)A值確定的PI值，以及由式（1） 得到的當(dāng)量軟化點(diǎn)T800和當(dāng)量脆點(diǎn)T 1.2具有實(shí)用價(jià)值，上述指標(biāo)能夠反映國(guó)產(chǎn)瀝青的感溫性，并依據(jù)中國(guó)的氣候分區(qū)制訂了相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

lgP=AT+K （1）

式中：P為針入度（0.1mm）;

T為溫度（℃）;A、K為回歸系數(shù)。

實(shí)踐表明，盡管針人度試驗(yàn)操作比較簡(jiǎn)單，但是試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性并不僅僅取決于試驗(yàn)儀器的自動(dòng)化程度，試驗(yàn)者的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平往往更為重要。這也是針入度試驗(yàn)結(jié)果重現(xiàn)性差的主要原因。針入度試驗(yàn)結(jié)果列于表2。

從表中可以看出來(lái)，當(dāng)膠粉的劑量在5%以下時(shí)，其針入度指數(shù)變化不大，當(dāng)劑量在5% -15%之間時(shí)針入度指數(shù)呈線性增大;當(dāng)劑量逐漸再增大時(shí)，針人度指數(shù)又逐漸減小。這說(shuō)明當(dāng)劑量值15%時(shí)膠粉改性瀝青的溫度敏感性最好。然而，對(duì)于T800和T 1.2兩個(gè)指標(biāo)分析看來(lái)，最佳劑量卻應(yīng)該在10%和20%這兩個(gè)點(diǎn)上。筆者認(rèn)為，這種情況不能說(shuō)明改性瀝青在什么劑量下感溫性能為最佳，用PI指標(biāo)體系來(lái)評(píng)價(jià)改性瀝青的感溫性至少具有局限性。

2.2粘度-溫度指標(biāo)體系

采用布氏粘度劑測(cè)得不同劑量膠粉改性瀝青在100℃—160℃溫度范圍內(nèi)的粘度。結(jié)果 見表3。

對(duì)瀝青的粘度結(jié)果按照指數(shù)形式和冪函數(shù)形式分別進(jìn)行回歸，見圖1、圖2其粘溫關(guān)系式對(duì)應(yīng)為：η=AeBT和η=ATB，式中η為粘度，A表示粘溫曲線的位置關(guān)系，B代表粘溫變化率，其絕對(duì)值越大說(shuō)明瀝青的溫度敏感性越差?；貧w參數(shù)列于表4中。

對(duì)照不同回歸方式的參數(shù).我們可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于指數(shù)回歸的粘溫參數(shù)B1，其絕對(duì)值最小的為10%摻量的改性瀝青;同樣的在冪函數(shù)回歸的粘溫參數(shù)B2其絕對(duì)值最小的為10%摻量的瀝青。兩種粘溫關(guān)系都說(shuō)明，10%摻量的改性瀝青的溫度敏感性最小。

同時(shí)，由阿累尼烏斯（arrhenius）方程求解出η=A.eEc/RT可以求解得不同改性瀝青的流動(dòng)活化能，一并列于各表中。流動(dòng)活化能是分子流動(dòng)時(shí)克服周圍分子的相互作用所需要的能量?；罨艿拇笮》从沉藶r青的粘度對(duì)溫度的依賴性。流動(dòng)活化能大說(shuō)明粘度對(duì)溫度的依賴性大，反之則依賴性小。通過(guò)活化能的求解，我們也可以看出，10%摻量的活化能最小，即其溫度敏感性最低。且其余規(guī)律大致相同于回歸分析的結(jié)果。

2.3兩種體系的比較

通過(guò)PI體系和粘度體系來(lái)對(duì)瀝青感溫性能的分析可以看出來(lái)，粘溫體系的指標(biāo)之間式相互吻合和相互驗(yàn)證的;而PI體系指標(biāo)自身的差異性比較大。筆者認(rèn)為，這主要是由于針入度指標(biāo)本身就有很大的差異性，受到人為的因素影響比較大，而且PI指標(biāo)不適宜來(lái)評(píng)價(jià)橡膠粉改性瀝青。

3結(jié)論

從上述廢膠粉改性瀝青試驗(yàn)和分析結(jié)果可以看出：

（1）PI指標(biāo)體系受到的影響因素的限制，不宜作為膠粉改性瀝青的感溫性能評(píng)價(jià)依據(jù);

（2）粘溫體系由于精度較好，可以作為膠粉改性瀝青的感溫性能評(píng)價(jià)指標(biāo);

（3）通過(guò)分析可以得出，對(duì)于橡膠粉改性瀝青，其膠粉摻量在10%的時(shí)候，瀝青的溫度敏感性能最低。

參考文獻(xiàn)

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