胶粉复合改性排水沥青混合料性能研究

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排水沥青混合料的目标空隙率大,容易松散,常规的基质沥青与改性沥青难以提供足够的粘聚力,保持排水沥青混合料结构的长期耐久性。本论文采用橡胶粉、SBS作为复合改性剂,添加到基质沥青中,制备胶粉/SBS复合改性橡胶沥青。将废旧橡胶粉、SBS改性剂加入到基质沥青中,在特定的温度下进行高速剪切,可以让混合物中的胶粉分散均匀,并能充分与基质沥青发生物理-化学反应,进而提升沥青的路用性能。
  首先,论文聚焦在橡胶沥青的制备工艺上,室内利用高速剪切设备进行复合改性橡胶沥青的制备,对原材料参数、橡胶粉的目数及具体的制备流程进行研究。在制备参数和制备工艺确定的过程中,以布氏粘度为重要指标,研究橡胶粉掺入基质沥青后复合体系的粘温特性,分析胶粉在沥青体系中的溶胀、裂解规律,重点对剪切时间、胶粉目数这两个重要设计参数进行了研究,并确定合理的制备工艺。按照粘度随时间的变化规律及稳定阶段出现的时间,提出了两种制备工艺:全溶胀工艺(搅拌时间8h,160℃+剪切时间2h,180℃)、全降解工艺(搅拌时间45h,180℃+剪切时间2h)。
  其次,对两种制备工艺得到的不同胶粉改性沥青体系进行研究。室内进行针入度、软化点、延度、离析试验、老化试验、DSR动态剪切流变试验、荧光显微镜等宏微观性能试验,一方面研究不同SBS掺量下橡胶复合改性沥青性能的性能变化规律,另一方面,横向对比两种胶粉改性沥青体系的综合性能,分析论文提出的全溶胀和全降解两种制备工艺的适用性。
  最后,在复合改性橡胶沥青制备的基础上,以OGFC-13作为排水沥青混合料的级配,基于马歇尔设计体系,进行排水沥青混合料配合比设计,综合确定最佳油石比为4.8%。从飞散损耗率、冻融劈裂强度比TSR、动稳定度试验结果来看,SBS与胶粉两种改性剂复配并不是掺量越高,体系的性能就越好,两种改性剂的复配体系中,如果掺量较低时,改性剂的交联作用不能很好的发挥,掺量过高时,体系内富余的改性剂不能很好融合在体系中,反而会破坏体系的整体稳定性。在橡胶粉掺量为20%的条件下,SBS存在一个最佳掺量。
  综合分析路用性能的试验结果,适用排水沥青混合料的沥青结合料组合为:全降解型胶粉改性沥青,即剪切时间为45h,胶粉掺量为20%,SBS掺量为3%。在此制备工艺和制备参数下,复合改性沥青的综合性能最优,相应的复合改性沥青混合料路用性能也比较均衡。
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