基于试验的炭黑沥青性能影响分析.pdf

交通世界TRANSPOWORLD0 引言沥青路面因具有行车舒适、平坦、噪声小等优势，被广泛应用于道路工程建设中。交通行业的发展和道路负荷的增加，对沥青路面提出了越来越高的要求，为进一步提高沥青路面的性能，改性沥青应运而生。炭黑改性沥青属于其中一种改性沥青，这种改性沥青以炭黑作为改性剂添加到基质沥青中拌制形成。现有的研究1-7表明炭黑改性剂能对沥青的路用性能起到较好的改善，但在炭黑掺量、不同的配置温度、炭黑类型等的研究还相对较少，为此，本文在现有的研究基础上，对炭黑改性沥青的性能进行研究。1 原材料分析1.1 基质沥青本文试验所采用的基质沥青为70#A级道路石油沥青，沥青的基本性能指标如表1所示。分析表明，该基质沥青满足技术要求。表1 基质沥青的基本性能指标试验项目25 针入度/（0.1 mm）针入度指标PI15 延度/cm软化点/60 黏度/（Pas）薄膜加热质量损失（%）残留物试验结果60.5-1.30110.048.50204.00.0675.0技术标准6070-1.5+1.010047180-0.8+0.8611.2 炭黑改性剂本文试验所采用的炭黑改性剂为N类炭黑改性剂，这种炭黑改性剂根据不同的等级具有不同的性能，例如N220具有较高的综合性能，N330具有较好的加工性能，N550 具有表面光滑性、加工性能及抗拉强度，N660具有较高的定伸应力、良好的加工性、变形小、弹性好等特点。本文为对不同的炭黑改性剂对改性沥青路用性能的影响，分别对其进行研究，各种炭黑的主要性能指数如表2所示。表2 炭黑改性剂主要性能指标性能项目吸油值/10-5m3CTAB吸附比表面积/10-5m3氮吸附性表面积/10-5m3吸碘值/（gkg-1）300%定伸应力/MPa粒径/mmN220104121102121110125114128-3.9-0.72023N33097107758675877787-2.002530N550116126304537453947-2.004047N6608595324130403240-3.5-1.547602 试验方法本次对沥青的针入度试验采用SYD-2801E型号的针入度试验仪进行试验，试验的过程按照标准规范进行，试验的仪器如图1(a)所示；本次对沥青的延度试验采用DF-5型恒温变速沥青延伸仪进行试验，试验的过程按标准规范进行，试验的仪器如图1(b)所示；本次对沥青的软化点试验采用SYD-2806E全自动沥青软化仪进行，试验的过程按标准的规范进行，试验的仪器如图1(c)所示；本次对沥青的旋转黏度试验采用DV-Pro旋转黏度仪器进行，试验的过程按照标准的规范进行。试验的仪器如图1(d)所示。3 炭黑改性沥青影响分析3.1 不同改性剂对炭黑改性沥青性能的影响本文为研究不同的炭黑改性剂对改性沥青路用性能的影响，将不同的炭黑改性剂加入加热后的基质沥青中进行搅拌，为控制不同拌制温度及掺量的影响，四组试样均采用掺5%，拌制温度为130。拌制1 h后收稿日期：2022-11-25作者简介：高海波（1975），男，河北涿州人，高级工程师，研究方向为工程管理。基于试验的炭黑沥青性能影响分析高海波（河北省高速公路京雄管理中心，河北 石家庄 050000）摘要：为探究炭黑沥青拌制温度、炭黑掺量等因素对炭黑改性沥青性能的影响，通过室内试验的研究方法进行研究，结果表明：炭黑改性剂能改善基质沥青的高温稳定性，当拌制温度为130150、炭黑改性剂的掺量为5%且采用N660时的炭黑改性沥青性能较好，感温改性效果均较好。关键词：炭黑沥青；炭黑掺量；拌制温度中图分类号：U414文献标识码：B17总651期2023年第21期（7月 下）进行相关性能指标的测试，具体的结果如表3所示。表3 不同炭黑改性沥青的主要性能指标检测项目针入度（25，100 g，5 s）/（0.1 mm）针入度指数延度（15，5 cm/min）/cm软化点/60 旋转黏度/（Pas）延度（15）/cmN22050.5-0.8536.551.225027.4N33055.0-0.6522.452.125416.0N55063.5-0.4021.051.333515.2N66065.8-0.5321.251.229013.8从表3中可以看出，N660的针入度最大，说明改性后的沥青较为柔软，但其延度比其他三种改性沥青小，说明改性后的延度较差；对比四者的软化点，发现其软化点都相近，说明其温度敏感性相近；从旋转黏度中可以看出，N220及N330炭黑改性沥青的旋转黏度较小，说明炭黑改性剂不是等级越高越好，在使用中应结合实际的工程情况进行选择。3.2 不同拌制温度对炭黑改性沥青的性能影响本文为研究不同拌制温度对炭黑改性剂沥青性能的影响，分别设置4组不同拌制温度工况进行研究，拌制温度分别为130、150、170 及190。为控制不同改性剂的影响，四组试样均采用掺5%的N220炭黑改性剂。分别对针入度、延度、软化点及黏度等指标进行分析，具体结果如表4所示。从表 4 中可以看出，当拌制的温度为 130 和190 时，炭黑改性剂沥青在15 时的针入度比基质沥青大，在其他拌制温度下拌制的改性沥青针入度均比基质沥青小，且对比130 到190 可以发现，随着温度的升高，针入度均出现先增加后减小；对比软化点可以发现，炭黑改性沥青的软化点均比基质沥青大，说明炭黑改性剂能提高沥青的高温稳定性，且随着拌制温度的提高，软化点逐渐增大，说明当拌制温度越高对改性沥青的高温稳定性越有利；对比延度可以发现，炭黑改性沥青的延度比基质沥青差异较大，说明炭黑改性剂对沥青的延度不利，且随着拌制温度的提高，其延度逐渐减小，说明在炭黑改性沥青中提高拌制温度能提高其延度；对比炭黑改性沥青与基质沥青的黏度可以发现，炭黑改性沥青的黏度均大于基质沥青，说明炭黑改性剂有利于提高沥青的延度，且随着拌制温度的提高，改性沥青的延度越大，说明高温能提高炭黑改性沥青的黏度，提高沥青的高温稳定性。3.3 不同炭黑掺量对炭黑改性沥青性能的影响本文为研究不同炭黑掺量对炭黑改性剂沥青性能的影响，分别设置4组不同炭黑改性剂掺量工况进行研究，炭黑改性剂的掺量分别为 2.5%、5%、7.5%及10%。为控制不同改性剂及拌制温度的影响，四组试样均采用拌制温度为130 的N220炭黑改性剂。分别对针入度、延度、软化点及黏度等指标进行分析，具体结果如表5所示。表5 不同炭黑掺量改性沥青的主要性能指标炭黑掺量（%）2.55.07.510.0基质沥青针入度/（0.1 mm）15 19.318.016.217.917.625 53.750.351.449.260.230 82.488.585.372.599.3软化点/50.251.852.553.648.115 延度/cm36.528.126.830.2112黏度/（Pas）60 230251265284205135 0.4740.5020.5210.5510.450175 0.0930.0960.0940.0950.091从表5中可以看出，当炭黑改性剂的掺量为2.5%、5.0%及1.0%时，在15 时的针入度比基质沥青大，但与基质沥青的针入度相差不大，说明炭黑改性剂的掺量对沥青改性剂的影响不大；对比软化点可以发现炭黑改性沥青的软化点均比基质沥青大，说明炭黑改性剂能提高沥青的高温稳定性，并且随着炭黑改性剂掺（a）针入度试验仪（b）延度试验仪（c）软化点试验仪（d）旋转式试验仪图1 试验仪器表4 不同拌制温度改性沥青的主要性能指标拌制温度/130150170190基质沥青针入度/（0.1 mm）15 18.216.314.519.117.625 50.740.340.450.260.230 87.469.566.381.599.3软化点/51.651.851.252.348.115 延度/cm36.528.126.830.2112黏度/（Pas）60 250268293310205135 0.5140.4820.5210.5470.450175 0.0940.0950.0950.0940.09118交通世界TRANSPOWORLD量的提高，软化点逐渐增大，说明炭黑改性剂的掺量越高对改性沥青的高温稳定性越有利；对比延度可以发现炭黑改性沥青的延度比基质沥青差异较大，说明炭黑改性剂对沥青的延度不利，并且随着炭黑改性剂掺量的提高，其延度逐渐减小，说明在炭黑改性沥青中增加炭黑改性剂的掺量能提高其延度；对比炭黑改性沥青与基质沥青的黏度可以发现，炭黑改性沥青的黏度均大于基质沥青，说明炭黑改性剂有利于提高沥青的延度，并且随着炭黑改性剂掺量的提高，改性沥青的延度越大，说明增加炭黑改性剂的比例能提高炭黑改性沥青的黏度，提高沥青的高温稳定性。4 结论本文基于现有的研究，对不同炭黑改性沥青、不同拌制温度及不同炭黑改性剂掺量等情况对改性沥青的性能影响进行研究，研究结果表明：炭黑改性剂能改善基质沥青的高温稳定性，当拌制温度为 130150、炭黑改性剂的掺量为5%并且采用N660时候的炭黑改性沥青性能较好，感温改性效果均较好。参考文献：1 珠力克.改性炭黑对沥青性能的影响及其机理研究D.西安：长安大学，2017.2 甘有为.再生炭黑改性沥青机理研究D.长沙：长沙理工大学，2018.3 李因翔，陈洪庆，李闯民，等.废旧轮胎热解炭黑改性沥青性能室内试验研究J.中外公路，2021（2）：296-301.4 宋伟.废旧轮胎热解炭黑改性沥青及其混合料性能研究D.长沙：长沙理工大学，2019.5 冯振刚，孙安石，张东阳，等.废橡胶裂解炭黑改性沥青混合料的黏弹特性研究J.郑州大学学报（工学版），2018，39（1）：7-11.6 杨勇.废旧轮胎再生炭黑改性沥青应用技术研究D.重庆：重庆交通大学，2017.7 田泉.废旧轮胎热解炭黑改性沥青制备及其混合料性能研究D.长沙：长沙理工大学，2015.交通量预测准确的情况下，减少立交层数及占地规模，降低工程造价，适当降低交通量少的转向匝道标准。好的交通预测及分析，能准确把握项目的建设规模，不浪费国家资源，建成后的远景年仍能满足交通量的增长达到指定的服务水平。交通预测对于道路建设至关重要，交通量的预测离不开现状交通量调查，以及周边道路的服务水平评价，基于实地的调查数据要准确可信。交通预测的内容应包含：模型的建立、交通分区的划分、交通生成预测、出行方式的预测、出行分布模型、交通分配模型。建立好的模型才能使交通预测更全面、数据更可靠。交通结果的预测又包含路段交通量、节点交通量、交叉口服务水平、互通匝道车道论证，一条道路的各个节点都顺畅才能使道路通达。对于道路的各个节点务必进行认真细致的分析和评价。参考文献：1 杨晓光.城市道路交通设计指南M.北京：人民交通出版社，2003.2 北京市市政工程设计研究总院城市快速路设计规程：CJJ 1292009M.北京：中国建筑工业出版社，2009.3 同济大学.城市道路交叉口规划规范：GB 506472011M.北京：中国计划出版社，2010.（上接第4页）19