近年來,車輛的重載化趨勢明顯,使得許多高等級公路瀝青路面出現了車轍等病害,而瀝青是瀝青混合料的結合料,良好的瀝青質量是保證瀝青混合料質量的前提和基礎,預防車轍病害首先需要提高瀝青的高溫性能。納米膨潤土是一種符合礦物質,將納米膨潤
土摻入瀝青中,作為瀝青改性劑,通過膨潤土納米分散相的特殊納米效應,可以有效提高瀝青的高溫性能。本文通過在倫特 70# 和盤錦 90# 兩種普通瀝青中分別摻入不同劑量的納米膨潤土,系統研究納米摻量對改性瀝青針入度、軟化點、延度等性能指標的影響規律,進而確定了改性瀝青中的最佳納米膨潤土摻入量,有利于提高改性瀝青及瀝青混合料的耐高溫性能。
1 試驗設計
采用倫特 70# 和盤錦 90# 兩種普通瀝青作為基質瀝青,制備改性瀝青時,分別在基質瀝青中摻入 2%、3%、4%、5%、6%的有機膨潤土。而后分別測定不同納米膨潤土土摻量情況下的改性瀝青技術性能指標。
2 納米膨潤土改性瀝青的制備
首先將基質瀝青融化、稱重,而后摻入設計劑量的納米膨潤土改性劑,將瀝青加熱至 170~180℃后利用高速剪切機剪切拌和 50min,最后人工攪拌一定時間,得到納米膨潤土改性瀝青。
3 納米膨潤土改性瀝青的作用機理
納米膨潤土是以膨潤土為原料,通過納米級粉碎工藝,生產的一種超細符合材料,試驗表明,納米膨潤土與瀝青熔融后具有很好的相容性。經過高速剪切機的拌和作用,納米膨潤土能夠均勻地分散在基質瀝青當中,納米膨潤土中的親油基團與瀝青膠體結構中的油分發生物理吸附、化學鍵合等作用,加上納米膨潤土的吸附作用,可以使得基質瀝青膠團向膨潤土顆粒聚集,進而形成更強的網聯作用,減少瀝青基質體的自由活動程度,因而在溫度升高時,表現出更好的高溫穩定性;另一方面,由于改性后瀝青的自由流動性減弱,其低溫性能相對降低。宏觀表現在,當基質瀝青中摻入一定比例的納米膨潤土時,在一定范圍內,納米改性瀝青的高溫性能(針入度、軟化點)隨著納米膨潤土的摻量的增大而提高,而低溫性能(延度)隨著納米膨潤土的摻量的增大而降低。
4 結語
(1) 納米膨潤土的摻量對改性瀝青的針入度具有顯著的影響,隨著納米膨潤土的摻量的增大,改性瀝青的針入度逐步降低,相對于基質瀝青而言,當納米膨潤土摻量為 4%時,70# 和盤錦 90# 兩種普通瀝青的 25℃針入度分別降低了 16.0%和 20.7%,改性瀝青
的高溫性能顯著提高。
(2) 隨著納米膨潤土的摻量的增大,改性瀝青的軟化點逐步升高,相對于基質瀝青而言,當納米膨潤土摻量為 4%時,70# 和盤錦 90# 兩種普通瀝青的軟化點分別升高了 12.5%和 15.3%,改性瀝青的高溫性能顯著提高。
(3) 隨著納米膨潤土的摻量的增大,改性瀝青的延度逐步降低。
(4) 分析了納米膨潤土改性瀝青的作用機理;綜合考慮高低溫指標,納米膨潤土改性瀝青中納米膨潤土的最佳摻量宜選為 4%。