沥青冷补料中改性剂选材原理

在改性剂上,目前,SBS,SBR等改性材料在我国的沥青工业中得到了极大的应用,积累了许多的经验。改性材料的应用较大程度的提高了沥青路面的高低温性能、抗疲劳性能等,究其原因是因为改性材料的加入很好的改善了沥青材料的抗冲击性,提高了其抗剪的能力。冷补料从引入到现在,大多数的厂家都采用了改性材料,只是不同的厂家的生产工艺各不相同,效果也不尽相同。

目前主要应用的改性材料主要包括橡胶类、热塑性塑料类和热塑性橡胶类,橡胶类主要有CR,SBR等;热塑性塑料类主要有PE,EVA等;热塑性橡胶类主要有SBS,S工S,SEBS等。除以上三类外,国内外常用的还有天然沥青、废橡胶粉等冷补料中除了添加稀释剂、改性材料外其它所加的材料我们均称之为添加剂。

添加剂中基本上包含了抗水剂、抗老化剂、增粘剂等各类材料,主要目的是用与改善冷补料的各种性能,以满足冷补料的修补过程中所遇到到各种特殊情况。

对于冷补液中的改性材料和添加剂,多数为高分子量的复杂有机混合物,这些材料的加入,不仅要避免离析等情形的发生,还要显著的改善冷补料的各项性能。冷补料应用基本上集中于路面的面层,要求冷补料不仅能有较快的强度形成并及时开发交通,而且应该有抗水性能、抗老化性能等。高性能冷补料的开发就必然要求改性材料的应用能改善沥青的弹性、感温性,提高沥青的低温延度,提高冷补液与集料的粘结力。

根据目前改性沥青的发展情况及冷补料的开发和应用,一般来说,改性材料的加入应有以下几个目的:

1)根据改性沥青的应用经验,改性剂能较好的提高混凝土的热稳定性能,使得路面在高温状态下不容易产生的塑性变形、泛油、拥包、车辙等病害。对于冷补料来说,在起摊铺后,冷补料就成为了路面的一个部分,其应该也具备较好的热稳定性能。

2)冷补料在摊铺后,作为路面的一部分,其应该具有在低温环境下的抗裂性能,改性剂的应用就能提高其低温抗裂性能。

3)提高冷补料的耐久性能,延长冷补料的使用寿命。

4)提高冷补液与矿料的粘附性能,以保持沥青混合料之间的内聚力,防止水分从界面上的浸入,造成遇水剥落损害,对冷补料而言,特别是早期时,强度并未发展到形成成型强度时,冷补料在铺筑后,遇到雨雪天气后,冷补料应聚而不散,并且强度能较快的形成。

因此,对于冷补料的实验室开发,改性材料的选用应遵循以下几个原则:

1)根据不同的气候条件选择。不同地区气候条件也有很大不同,改性沥青采用不同的改性剂,所生产出的改性沥青对气候的适应能力也不同,在改性剂的选用上,应根据《公路改性沥青路面施工技术规范》(JTJ一98)和《公路改性沥青路面施工技术规范》(JTJ-98规定进行,例如,对南方夏季炎热地区,高温稳定性要求较高,就应该考虑SBS,PE,EVA等的改性剂;而对于北方低温寒冷地区,抗裂性能的要求较高,SBS,SBR就应该成为首选。

2)根据沥青路面出现的病害选择。若沥青路面出现车辙破坏较多,那么应该提高路面的抗永久变形的能力,因此,应选用热塑性类橡胶类,热塑性塑料类沥青改性剂;如果出现低温开裂破坏严重的,那么说明其低温抗裂性差,应选用热塑性橡胶类、橡胶类沥青改性剂;如果是沥青道路路面的使用条件非常恶劣的,为提高路面的耐久性能,宜选用热塑性橡胶类、橡胶类、热塑性塑料类沥青改性齐。

3)根据不同的荷载条件选择。不同道路承受的汽车荷载不同,对一般城市道路等主要供轻型车行驶的道路,产生车辙的可能性较小,主要考虑行车舒适和气候因素,对抗裂性能的要求是重点,可选择SBS,SBR等;而对于以载重汽车为对象的高速公路、一级公路,尤其是重车比例大、超载车多的干道,主要目的是抵抗车辙,拥包等永久变形,则可考虑采用SBS,PE,EVA等改性剂。

4)成本原则。追求高性价比,采用最少的改性剂投入成本,以获得能满足设计要求的改性沥青。

5)稳定性好,无毒或毒性较低。有的改性剂稳定性较差,导致其在高温状态下分解或部分分解,如果分解出的物质可能有毒的话,就会对环境和人体健康产生影响。

目前改性剂的实际应用效果上,取得了以下效果:

从表中可以看出,SBS对改善沥青的低温性能、高温性能、弹性恢复能力、感温性等都有明显的效果。PE,SBR,EVA都有不同程度的缺陷。




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