灰分對(duì)TLA改性瀝青性高低能影響研究

灰分對(duì)TLA改性瀝青性高低能影響研究

摘要:特立尼達(dá)湖瀝青(TLA)中含有約35%~37%的礦物質(zhì)細(xì)顆粒(灰分)。由于灰分密度比純?yōu)r青密度大,TLA改性瀝青成品在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中易產(chǎn)生灰分離析,從而導(dǎo)致其使用性能劣化。為此,文章結(jié)合佛山-環(huán)城際快速干線(xiàn)TLA改性瀝青路面的施工,圍繞灰分對(duì)40%TLA改性瀝青混合料的性能影響進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析和室內(nèi)試驗(yàn),從而提出灰分的控制指標(biāo)及施工建議。

關(guān)鍵詞:TLA改性瀝青;瀝青混合料;灰分;性能

據(jù)研究分析,TLA中大約含53%~55%的地瀝青,35%~37%的礦物質(zhì)細(xì)顆粒(灰分),9%~10%的由礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和揮發(fā)物質(zhì)合成的水。TLA的灰分非常細(xì)小,全部小于mm,其中,90%小于mm,44%小于mm。由于灰分密度比純?yōu)r青(即TLA改性瀝青中除去灰分的剩余部分)的密度大,所以經(jīng)TLA改性后的瀝青易產(chǎn)生灰分沉降離析。已有經(jīng)驗(yàn)和研究表明:隨著儲(chǔ)存時(shí)間和運(yùn)輸時(shí)間的延長(zhǎng),意味灰分沉降時(shí)間的增加,TLA改性瀝青的灰分離析將會(huì)越來(lái)越明顯,從而導(dǎo)致拌和樓使用的TLA改性瀝青使用性能劣化,嚴(yán)重影響TLA改性瀝青混凝土路面的施工質(zhì)量。因此,本文結(jié)合佛山-環(huán)城際快速干線(xiàn)瀝青路面工程,分析TLA改性瀝青中灰分對(duì)TLA改性瀝青高溫和低溫性能影響,以指導(dǎo)TLA改性瀝青施工過(guò)程控制。

1不同灰分TLA改性瀝青的制備

由于在實(shí)際操作中將灰分和純?yōu)r青分離提取比較麻煩,所以本研究采取比較直接、也是最接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的方法制備不同灰分的TLA改性瀝青,將TLA改性瀝青成品注入容器中,然后在烘箱中恒溫放置,使得灰分自然沉降。根據(jù)試驗(yàn)的需要選擇不同的層厚和沉降時(shí)間,將TLA改性瀝青直接分層取出,分別將各層的TLA改性瀝青攪拌均勻,從而得到不同灰分含量的TLA改性瀝青。具體步驟如下[1]:

(1)準(zhǔn)備一個(gè)容積為30000mL圓柱體鋁制帶蓋容器,容器的直徑為30cm,高度為45cm,將其洗凈、干燥。

(2)在試驗(yàn)室內(nèi)制備TLA改性瀝青,并將其注入容器內(nèi)。將盛有TLA改性瀝青成品置于烘箱中,考慮到放置時(shí)間會(huì)較長(zhǎng),為了防止瀝青老化,將恒溫溫度取130℃±5℃。

(3)達(dá)到放置時(shí)間后,將瀝青分層用勺子分別舀入試杯,由此得到不同灰分含量的TLA改性瀝青。

(4)分別將分層舀出的每個(gè)試杯的瀝青均勻攪拌,以試杯為單位分別測(cè)定其灰分含量,并進(jìn)行TLA改性瀝青性能試驗(yàn)的制件。

2不同灰分含量TLA改性瀝青的技術(shù)性質(zhì)研究

按上述方法分別制備出灰分含量分別為%、%、%、%、%、%、%、%、%的TLA改性瀝青,然后進(jìn)行不同灰分含量的TLA改性瀝青的三大指標(biāo)試驗(yàn)、灰分試驗(yàn)、黏度試驗(yàn),研究灰分含量對(duì)TLA改性瀝青瀝青技術(shù)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1,TLA改性瀝青性能隨灰分含量的變化見(jiàn)圖1。

隨著灰分含量的增大,實(shí)測(cè)軟化點(diǎn)不斷升高,整體呈線(xiàn)性增加趨勢(shì),且灰分含量每增加1%,平均增加℃。不同灰分含量的TLA改性瀝青的實(shí)測(cè)軟化點(diǎn)與當(dāng)量軟化點(diǎn)T800的變化有良好的規(guī)律一致性,且整體相同灰分含量的TLA改性瀝青的實(shí)測(cè)軟化點(diǎn)均比當(dāng)量軟化點(diǎn)平均要高1℃左右,這表明基質(zhì)瀝青中蠟的存在會(huì)使軟化點(diǎn)出現(xiàn)偏高現(xiàn)象,用T800對(duì)TR&B進(jìn)行對(duì)比、修正是比較適宜的。隨著灰分含量的增加,瀝青的135℃黏度也隨之呈線(xiàn)性趨勢(shì)逐漸增大,且其過(guò)程大致可分為2個(gè)階段:當(dāng)灰分含量每增加1%,灰分含量在%~%時(shí),平均增幅為Pa·s;灰分含量在%~%時(shí),平均增幅為Pa·s。綜上所述,隨著灰分含量的增大,通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的直觀分析表明,TLA改性瀝青的高溫性能指標(biāo)得到了提高,這是由于灰分物質(zhì)提高了TLA改性瀝青中純?yōu)r青的勁度模量,增強(qiáng)了瀝青高溫抗變形能力,從而提高了瀝青的高溫性能指標(biāo)。

隨著灰分含量的增加,TLA改性瀝青的當(dāng)量脆點(diǎn)整體在-℃~℃的范圍內(nèi)變化,其變化過(guò)程大致分為兩部分:當(dāng)灰分含量在%~%時(shí),在-℃左右變化;當(dāng)灰分含量在%~%時(shí),灰分含量每增加1%,平均增加℃。同時(shí),25℃延度在cm~cm的范圍內(nèi)隨灰分含量的增加急劇下降。總體上,灰分含量每增加1%,25℃延度平均減少8cm。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,灰分含量的增加會(huì)降低TLA改性瀝青的低溫抗裂指標(biāo),且對(duì)延度指標(biāo)的影響尤其顯著。

通過(guò)上述分析可知,由于灰分的影響,TLA改性瀝青的當(dāng)量脆點(diǎn)(絕對(duì)值)和延度值整體偏低,且對(duì)延度試驗(yàn)的結(jié)果影響較大。實(shí)際上,在延度試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)TLA改性瀝青試件斷裂時(shí)延度振動(dòng)較大,能聽(tīng)到較大的斷裂聲,表明TLA改性瀝青的內(nèi)聚力很大,以致影響試驗(yàn)結(jié)果,所以延度和當(dāng)量脆點(diǎn)(絕對(duì)值)并不能反映TLA改性瀝青低溫抗裂性能的實(shí)際情況。本研究認(rèn)為,TLA改性瀝青的低溫抗裂性能應(yīng)通過(guò)其混合料性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3小結(jié)

隨著TLA改性瀝青的灰分含量的增加,TLA改性瀝青的軟化點(diǎn)、當(dāng)量軟化點(diǎn)和135℃黏度均得到不同程度的提高,25℃針入度減小,表明灰分含量的增加改善了TLA改性瀝青的高溫性能和抗變形能力的指標(biāo)。

25℃延度和(絕對(duì)值)均隨著灰分含量的增加而降低,表明灰分的存在將會(huì)降低TLA改性瀝青的低溫指標(biāo)。而實(shí)際上,TLA為天然瀝青,具有良好的低溫性能。因此,本研究建議TLA改性瀝青的低溫性能和老化性能應(yīng)主要通過(guò)其瀝青混合料的性能試驗(yàn)來(lái)評(píng)價(jià)。

參考文獻(xiàn):

[1]黃雷.灰分對(duì)TLA改性瀝青及其混合料的性能影響研究[D].[長(zhǎng)沙理工大學(xué)碩士學(xué)位論文].長(zhǎng)