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：基于 的温拌改性沥青老化特性研究刘晓薇编译（海南省交通学校，海南 海口 ）摘要：采用渗透凝胶色谱（）对温拌聚合物改性沥青（）混合料老化特性进行研究。其中温拌剂分别采用 和 用来制备混合料，采用短期薄膜加热试验（），分别在 和 条件下老化和，以模拟沥青混合料在现场实际中的老化（即生产、运输以及摊铺），通过在混合料中抽取沥青胶结料，分析其大粒径分子（）的变化来评价其老化水平。同时采用旋转薄膜烘箱（）试验对温拌沥青在 和 条件下老化 作为对比试验。结果表明：老化时间及温度是影响沥青老化的最主要因素；过程对沥青老化水平较 高，主要集料表面沥青膜较薄；温拌技术可显著降低混合料的老化水平；采用 方法可实现对混合料老化水平的量化，包括热拌沥青混合料（）和温拌沥青混合料（）。关键词：聚合物改性沥青；温拌沥青；老化特性；渗透凝胶色谱收稿日期：引言温拌沥青（）技术是一种新的沥青路面绿色铺筑技术，目前，各个国家及政府都大力推荐使用该技术，沥青混合料温度降低（），不仅可以降低生产成本、能耗以及环境污染，而且具有提高混合料压实度、储存稳定性等优点。一般地，生产主要包含水基和有机蜡基，前者在沥青胶结料加热时可降低沥青的粘度，而后者保证沥青在较低温度时改进其流动性。沥青的老化是其性能降低的一个主要因素，可使沥青变硬变脆，沥青胶结料的老化程度有短期老化（生产以及摊铺过程）和长期老化（即寿命期内），沥青胶结料在高温或与高温集料搅拌时发生显著的老化作用，此外，沥青混合料在搅拌及运输过程中的松散状更易加速沥青老化。聚合物改性沥青（）尤其需要较高温度下搅拌以获得良好的性能。而采用温拌沥青技术，可降低沥青混合料生产过程中的老化，从而提高路面抗老化及路面抗裂性能。一般 地，室 内 通 过 旋 转 薄 膜 烘 箱 加 热 试 验（）和短期薄膜加热试验（）对沥青进行老化试验，同时，对 老化后的沥青采用 沥青试 验 方 法 如 旋 转 粘 度 计 和 动 态 剪 切 流 变 仪（）来评价其老化特性，而对 老化后的沥青压 缩 成 圆 柱 状，从 而 进 行 车 辙、间 接 拉 伸 模 量（）、疲劳和弹性模量测试。但采用两种方法来评价沥青老化都存在一定的局限性：（）沥青胶结料的单独老化不能真实模拟实际生产时沥青与集料间相互作用的老化。（）确定沥青混合料老化水平需相当大的工作量。（）到目前为止，没有确立混合料中沥青胶结料在 老化前后的老化水平。然而，采用高压渗透凝胶色谱（）可以解决前述问题，该技术是通过测定沥青中分子粒径，从而测定 沥 青 老 化 特 性 的 有 效 方 法，其 中 大 粒 径 分 子（）部分主要用来评价其老化特性，与沥青质含量具有极强的相关性，随着沥青的老化，沥青 含量增加。采用 的优点在于可用溶剂四氢呋喃（）对任何沥青胶结料进行测试，从而评价不同条件下沥青胶结料老化水平。该研究的主要目的是采用 对经老化后的温拌改性沥青混合料进行测试，通过变化来评价其老化特性，从而研究影响沥青老化的主要因素以及不同老化方式对沥青性能的影响。试验方案 原材料采用 对种不同的基质沥青进行改性（第 卷第期 年 月中外公路掺量为），所选种基质沥青都为 ，主要用于重载交通表面磨耗层，表为选用沥青主要测试结果。采用花岗岩集料和熟石灰（掺量为集料的）来制备 混合料，石灰为白色粉末，可作为抗剥落剂，各集料组成按照 级配设计方法，集料最大粒径为，图为级配曲线，表为集料主要物理特性。表种基质沥青性能测试结果温度性能指标单位老化情况沥青（）测试值标准差沥青（）测试值标准差沥青（）测试值标准差 粘度 含量 注：未老化；老化；老化。图集料级配曲线图表集料物理特性成分毛体积密度（）坚固性吸水率洛杉矶磨耗值细度模数花岗岩 该文采用两种不同类型温拌技术（即水基和有机蜡基），第一种温拌剂采用 ，是德国 公司的产品，是一种人工合成的硅铝酸盐类沸石，外观呈白色粉末、约 目的松散颗粒。由于沸石材料具有较大的空隙率和高的比表面积，可吸收约占总质量 的水分，这部分水分可在 热条件下以极细的状态释放出来，当遇到热沥青时，受热释放出来的水分使沥青产生泡沫，降低粘度，最终能在相对低的温度条件下拌和均匀，公司推荐的 用量为混合料总质量的，不需改变混合料原有的级配。第二种采用 ，它是有机降粘型温拌剂最典型的代表，是南非 公司开发的产品，属长链脂肪烃，其主链分子含有 个碳原子，由煤的汽化中利用 （）方法制得，呈片状或粉状，也有颗粒状的，熔点约为 ，在超过 时，能完全溶解于沥青，降低沥青粘度，使得混合料的拌和温度降低，与热拌沥青相比，可降低温度 。同时在低于 熔点的条件下，在沥青胶结料中呈现出晶格结构，使沥青路面具有更好的稳定性和抗车辙能力。样品制备采用两种温拌剂制备温拌沥青，其中 采用手工搅拌，其掺量为沥青重量的（推荐掺量），其过程是将 加入沥青，然后将沥青加热至 搅拌，直至完全溶解；采用机械拌和，掺量为沥青重量的，将其加入沥青并在 条件下搅拌 。氧老化试验该研究共有 种混合料，每种集料称取 ，并在烘箱中加热，至少加热，其中集料加热温度为 ，集料为 ，主要原因是集料加热温拌较沥青加热温度高 ，然后拌和沥青混合料，根据沥青来源的不同，沥青和拌和温度为 ，沥青拌和温度为 ，各温拌沥青混合料拌和温度较 低，拌和完成后将松散集料冷却至室温，从而对每种混合料进行薄膜烘箱老化试验，中外公路第 卷主要步骤如下：（）标准的烘箱老化试验条件为：条件下老化。（）另一种老化方式为 条件下老化。（）同时降低老化温度，即 条件下老化和。此外，对所用沥青胶结料在 、下进行 老化 。凝胶渗透色谱法（）测试步骤图为所用沥青胶结料分析的 设备，其中示差折射率检测器（）用作探测器，两根色谱柱被用来分离沥青胶结料分子成分，两色谱柱的规格如表所示。测试时色谱柱保持 的恒定温度，流动相为四氢呋喃（），流速为 ，试样溶液浓度为 。图凝胶渗透色谱法（）设备表有效孔径与分子量范围色谱柱柱长 孔径有效分子量范围 聚苯乙烯凝胶 聚苯乙烯凝胶 混床 当沥青完全溶于 并采用 筛进行过滤，进样量为，每组测试时长约为 ，从开始 到结束大概需要 ，如图所示，测试后信号曲线分为部分，其中 平均值可以计算得到。抽样方法研究中，测试采用两种不同的沥青抽样方法，对于 老化，将混合料过 筛，然后将颗粒粒径小于 的部分浸泡在溶液中 ，并用手摇晃溶液；对于 老化沥青，通过收集一定数量的老化沥青，然后溶于 溶液中，浓度为沥青 （质量比）。已有研究验证了老化后混合料的取样方法，等（年）通过将沥青混合料（包括聚合物改性沥青混合料）直接溶于 溶液从而进行 试验以评价沥青绝对粘度，对于片麻岩集料与普通沥青，粘度与 试验结果具有极高的相关性，相关系数达 ；而对于改性沥青，其相关系数在 之间变化，此外，从试验结果可以看出，当 水平时，使用这两种方法无显著性差异。结果分析图为一典型的沥青 色谱图，曲线面积的变化表示所有沥青分子含量。沥青胶结料的成分通常分为若干组。在该文中，将色谱图分成 等分以及部分：大 粒 径 分 子（）（等 分）、中 粒 径 分 子（）（等分）和小粒径分子（）（等分），如图所示，在该文研究中，只考虑 的变化，已有研究表明：相对于其他成分，与沥青特性具有较好的相关性。图典型的沥青 色谱图 统计分析方法通过 采 用 统 计 分 析 系 统（）的 方 差 分 析（）以及取显著性水平 的 最小显著差异（）比较对试验结果进行分析，方差分析用来验证样本之间是否存在显着性差异，分析时，取显著性水平 ，可以计算出样本的最小显著性差异（），从而可对所有样本均值进行比较，如果两个样本之间差异大于或等于 ，可认为样本之间具有显著性差异。试验结果及分析 影响图为室内进行温拌沥青混合料短期薄膜烘箱试 年 第期刘晓薇：基于 的温拌改性沥青老化特性研究验后各的沥青变化量（），正如预期的那样，对于不同来源的沥青以及不同类型添加剂，老化温度越高、时间越长，沥青中 含量越高。对于不同来源的沥青，与沥青和沥青相比，沥青有较高的含量，这主要是由于原始沥青中 值较高所致（表）。图短期薄膜烘箱老化后 变化为了消除沥青来源对试验结果的影响，采用 比率来定义短期老化（比率老化后值老化前值），对于沥青、和，对比样、和 的平均比率分别增加 、和 ，表明温拌剂对沥青老化的影响不显著。然而，实际情况下，温拌沥青混合料老化时温度较低，通过温度为 与 相比，低温老化可使比率增量显著降低（沥青、和的比率增量分别为、和），对于老化，温度为 时沥青、和的 比率增量分别为、和 ，表明温拌剂对沥青老化的有益影响，尤其对于长距离运输。采用单因素方差分析，沥青的 值显著性分析如表所示，在多数情况下，当显著性水平 并采用同种沥青以及同种老化方式时 沥青无显著性差异（对比样与 、对比样与 以及 与 ），沥青和都得到相似的结果。从结果可以看出：集料的加热温度（和 ）对试验结果影响不显著，这主要是因为混合料的搅拌时间仅为，时间较短，从另一方面说，短期老化对 沥青 值有显著性影响，加温拌剂可显著降低混合料的老化，因其加热温度较低。而采用 （）和 （）具有同样的老化效果。表薄膜烘箱老化试验后温拌沥青 显著性分析沥青老化温拌剂对比样 对比样 注：不显著，显著。薄膜烘箱老化试验：，；，；，；，。老化影响图为沥青胶结料经 老化后变化量（），对不同类型沥青，经 老化，沥青胶结料值显著增加，各沥青 变化与 相似，表明这两种不同老化方式不会显著影响沥青胶结料性能，而经 老化后均值较 老化后低中外公路第 卷图沥青经 老化后 变化量（图、），其原因主要是采用粘附在集料上的薄膜沥青经薄膜烘箱加热老化（）后较 老化强烈。通过计算 老化后沥青比率，对于 ，对比样、和 增量分别为、和，当采用标准温度为 时，其增量分别为 、和 ，结果表明：对比样和 沥青老化程度相似，而 温拌沥青比例最高。通过对 和 老化相比较，因 采用相对较低的成型温度，温拌沥青和 温拌沥青较 老化（）分别降低 和，同时验证了 可降低沥青老化。采用单因素方差分析，沥青的 值显著性分析如表所示。从表可以看出：老化温度是影响 沥青胶结料 值变化的最主要因素，因此，采用温拌剂可显著降低沥青老化，沥青和都得到相似的结果。表沥青 老化试验后温拌沥青 显著性分析沥青老化温拌剂对比样 对比样 注：不显著，显著。老化：，未老化；，；，。图为不同沥青经短期老化后 比率变化结果（未老化沥青为），如前文所述，老化温度和时间是影响沥青老化的两个最主要因素，而 老化水平较 老化水平高。图短期老化对沥青老化性能的影响结论（）和 老化试验结果表明：随着老化温度和时间的增加，所有沥青老化水平都呈递增趋势，且 老化水平较 高，主要是因为粘附在集料表面的沥青膜较薄。（）经 试验，对同种老化温度和时间，温拌剂（、）不会较大程度影响 混合料老化水平，但温拌剂可降低 混合料拌和温度，从而降低其老化水平。（）通过 测试，在所有测试结果中，温度 较 老化水平低，并且其结果存在显著性差异，因此，采用温拌技术，可显著降低沥青老 年 第期刘晓薇：基于 的温拌改性沥青老化特性研究 ：聚酯纤维透水性沥青混合料配合比设计张岭岭，吴金荣（安徽理工大学，安徽 淮南 ）摘要：为了确定聚酯纤维在透水性沥青混合料中的最佳掺量，研究马歇尔指标随聚酯纤维掺量的变化规律，进行了质量分数为、的组纤维掺量的马歇尔试验。试验结果表明：当纤维掺量为 时，透水性沥青混合料的马歇尔稳定度和流值均达到了最大值，为最佳纤维掺量，透水性沥青混合料的空隙率和矿料间隙率随纤维掺量的增大而减小，沥青饱和度随纤维掺量的增大而增大。关键词：聚酯纤维；透水性沥青混合料；马歇尔指标；最佳纤维掺量收稿日期：基金项目：安徽省高校省级自然科学研究项目（编号：）作者简介：张岭岭，男，硕士研究生 ：透水性沥青路面最早产生于美国的俄勒岗州，因其良好的行车安全性与舒适性，在世界各地广为应用。然而，透水性沥青路面在中国还没有大范围的应用，仅在上海、西安等地铺有一些试验段，并且在使用的过程中还出现了松散、集料剥落、车辙等病害。透水性沥青混合料中粗集料占的比重较大，在运输和摊铺过程中会产生严重的析漏现象。聚酯纤维具有较大的比表面积，可以吸附更多的沥青，从而减少析漏损失。聚酯纤维在沥青混合料中还可以起到加筋和桥接的作用，从而提高透水性沥青路面的力学性能、高温稳定性、水稳定性等路用性能，聚酯纤维掺量不但影响工程造价，还影响沥青混合料的路用性能。为此，该文研究了不同聚酯纤维掺量下 透水性沥青混合料马歇尔指标的变化规律，确定出最佳纤维掺量。试验材料试验设计了种聚酯纤维掺量，分别为、櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙櫙。化水平。（）采用 测试方法可有效确定混合料经不同老化后的 值变化，从而确定短期老化后和 混合料的老化水平。参考文献：，：，：，：左锋；叶奋国外温拌沥青混合料技术与性能评价中外公路，（）李德超温拌沥青混合料技术综述石油沥青，（），（）：，（）：周燕，张凯，尹金华，等基于 的改性沥青热稳定性分析铁道建筑，（）耿九光，张倩，戴经梁基于凝胶渗透色谱法的改性沥青中 降解行为研究新型建筑材料，（），（）：中外公路第 卷第期 年 月