灰分對TLA改性瀝青性高低能影響研究

灰分對TLA改性瀝青性高低能影響研究

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

關鍵詞:TLA改性瀝青;瀝青混合料;灰分;性能

據研究分析,TLA中大約含53%~55%的地瀝青,35%~37%的礦物質細顆粒(灰分),9%~10%的由礦物質、有機質和揮發(fā)物質合成的水。TLA的灰分非常細小,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TLA改性后的瀝青易產生灰分沉降離析。已有經驗和研究表明:隨著儲存時間和運輸時間的延長,意味灰分沉降時間的增加,TLA改性瀝青的灰分離析將會越來越明顯,從而導致拌和樓使用的TLA改性瀝青使用性能劣化,嚴重影響TLA改性瀝青混凝土路面的施工質量。因此,本文結合佛山-環(huán)城際快速干線瀝青路面工程,分析TLA改性瀝青中灰分對TLA改性瀝青高溫和低溫性能影響,以指導TLA改性瀝青施工過程控制。

1不同灰分TLA改性瀝青的制備

由于在實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、也是最接近現場實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。根據試驗的需要選擇不同的層厚和沉降時間,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)準備一個容積為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)在試驗室內制備TLA改性瀝青,并將其注入容器內。將盛有TLA改性瀝青成品置于烘箱中,考慮到放置時間會較長,為了防止瀝青老化,將恒溫溫度取130℃±5℃。

(3)達到放置時間后,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試杯的瀝青均勻攪拌,以試杯為單位分別測定其灰分含量,并進行TLA改性瀝青性能試驗的制件。

2不同灰分含量TLA改性瀝青的技術性質研究

按上述方法分別制備出灰分含量分別為%、%、%、%、%、%、%、%、%的TLA改性瀝青,然后進行不同灰分含量的TLA改性瀝青的三大指標試驗、灰分試驗、黏度試驗,研究灰分含量對TLA改性瀝青瀝青技術性能的影響。試驗結果見表1,TLA改性瀝青性能隨灰分含量的變化見圖1。

隨著灰分含量的增大,實測軟化點不斷升高,整體呈線性增加趨勢,且灰分含量每增加1%,平均增加℃。不同灰分含量的TLA改性瀝青的實測軟化點與當量軟化點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改性瀝青的實測軟化點均比當量軟化點平均要高1℃左右,這表明基質瀝青中蠟的存在會使軟化點出現偏高現象,用T800對TR&B進行對比、修正是比較適宜的。隨著灰分含量的增加,瀝青的135℃黏度也隨之呈線性趨勢逐漸增大,且其過程大致可分為2個階段:當灰分含量每增加1%,灰分含量在%~%時,平均增幅為Pa·s;灰分含量在%~%時,平均增幅為Pa·s。綜上所述,隨著灰分含量的增大,通過對試驗數據的直觀分析表明,TLA改性瀝青的高溫性能指標得到了提高,這是由于灰分物質提高了TLA改性瀝青中純?yōu)r青的勁度模量,增強了瀝青高溫抗變形能力,從而提高了瀝青的高溫性能指標。

隨著灰分含量的增加,TLA改性瀝青的當量脆點整體在-℃~℃的范圍內變化,其變化過程大致分為兩部分:當灰分含量在%~%時,在-℃左右變化;當灰分含量在%~%時,灰分含量每增加1%,平均增加℃。同時,25℃延度在cm~cm的范圍內隨灰分含量的增加急劇下降?？傮w上,灰分含量每增加1%,25℃延度平均減少8cm。試驗數據表明,灰分含量的增加會降低TLA改性瀝青的低溫抗裂指標,且對延度指標的影響尤其顯著。

通過上述分析可知,由于灰分的影響,TLA改性瀝青的當量脆點(絕對值)和延度值整體偏低,且對延度試驗的結果影響較大。實際上,在延度試驗中發(fā)現TLA改性瀝青試件斷裂時延度振動較大,能聽到較大的斷裂聲,表明TLA改性瀝青的內聚力很大,以致影響試驗結果,所以延度和當量脆點(絕對值)并不能反映TLA改性瀝青低溫抗裂性能的實際情況。本研究認為,TLA改性瀝青的低溫抗裂性能應通過其混合料性能進行評價。

3小結

隨著TLA改性瀝青的灰分含量的增加,TLA改性瀝青的軟化點、當量軟化點和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。

25℃延度和(絕對值)均隨著灰分含量的增加而降低,表明灰分的存在將會降低TLA改性瀝青的低溫指標。而實際上,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主要通過其瀝青混合料的性能試驗來評價。

參考文獻:

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