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不同發泡條件下泡沫溫拌瀝青的黏度變化
2019年06月03日    閱讀量:1939    新聞來源: ISSA稀漿罩面  |  投稿

摘 要:

   為了改善實際工程中瀝青混合料的施工和易性,保證降溫施工時成品的質量,采用布氏黏度法,在不同瀝青溫度和不同發泡加水量條件下,分別對殼牌90#基質瀝青和成品橡膠瀝青發泡前后的黏度變化規律進行研究。結果表明:黏度對泡沫溫拌瀝青的發泡溫度和用水量均具有良好的敏感性,將其作為泡沫溫拌瀝青的性能評價指標具有一定的合理性;當瀝青溫度過高或者用水量過大時,黏度變化規律并不能反映實際的發泡效果;在實際工程中,應嚴格控制泡沫溫拌瀝青的發泡溫度及用水量。


引言


   近年來,鑒于泡沫溫拌瀝青技術的節能環保優勢,越來越多的道路工作者們關注了該項技術瀝青網sinoasphalt.com。石津金對泡沫溫拌瀝青混合料的技術性能開展室內試驗研究,確定了瀝青的最佳發泡條件,分析了泡沫瀝青溫拌混合料的拌和及壓實特性[2]。祝鴻采用馬歇爾試驗方法對泡沫溫拌瀝青混合料在不同拌和溫度、擊實溫度和瀝青含量條件下的體積性能進行了研究,確定了泡沫溫拌瀝青混合料適宜的拌和及擊實溫度和最佳泡沫瀝青用量[3]。黃康旭為探求RAP(回收瀝青路面材料)摻量對泡沫溫拌瀝青混合料路用性能的影響,通過室內性能試驗分別對泡沫溫拌瀝青混合料的高溫性能、低溫性能和抗水損害性能進行了系統研究,確定了 RAP 在泡沫溫拌再生瀝青混合料中的最佳摻量。由此可見,目前泡沫溫拌瀝青的研究主要集中在發泡條件、泡沫瀝青用量以及混合料路用性能等方面,而關于泡沫溫拌瀝青結合料自身黏度變化的研究卻鮮有報道。相關研究表明,瀝青黏度與施工和易性密切相關:黏度大,瀝青和骨料的裹附差;黏度小,則不利于壓實。泡沫瀝青發泡前后的黏度會發生很大變化[5-6]。基于此,本文以殼牌90-基質瀝青和橡膠瀝青為基礎材料,研究泡沫溫拌瀝青發泡前后的黏度變化規律,從而為實際工程中泡沫溫拌瀝青施工和易性的改善提供理論參考。



1  原材料的技術指標


   本文所采用的基質瀝青為殼牌 90- 基質瀝青,所采用的橡膠瀝青為河北某新材料公司生產的成品濕法橡膠瀝青,主要技術指標如表1所示,可知各項指標均符合技術要求。

表 1 90- 基質瀝青和橡膠瀝青的技術性能

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2  試驗原理


   實際工程中,混合料拌和完成后不會立即進行壓實,而是運輸到現場后再攤鋪壓實,運輸時間一般在1h左右,且運輸過程中的混合料溫度基本保持不變。基于此,本文試驗時對瀝青進行控溫,以保證溫度穩定,從而更好地模擬實際工程。控溫環境下的黏度變化可以反映出瀝青混合料運輸到達施工地點進行攤鋪時的黏度特性,研究此黏度值對反映泡沫溫拌瀝青混合料攤鋪時的和易性具有重要意義[7]。布氏黏度法測量精確、操作方便,因此本文的黏度試驗采用布氏黏度法[8]。采用黏度變化評價泡沫溫拌瀝青的發泡效果時,需要對其合理性進行論證,如果黏度變化作為評價指標是合理的,發泡條件的變化應該可以從黏度變化反映出來,同時黏度的變化也能夠反映發泡效果。本文在不同瀝青溫度和不同發泡加水量的條件下,分別對90#基質瀝青和橡膠瀝青發泡前后的黏度變化規律進行研究,并對其表征發泡效果的合理性進行論證。


3 不同溫度的黏度變化規律


   首先對 90- 基質瀝青原樣和成品橡膠瀝青原樣進行不同溫度下的黏度檢測,結果如表 2 和圖 1 所示。

表 2   發泡前不同溫度下 的瀝青黏度

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圖 1  兩種瀝青的黏度隨溫度升高的變化曲線

   由表 2 可知,2 種瀝青發泡前的黏度隨著溫度的升高,均呈現出明顯的降低趨勢。由圖 1 可以看出,這些黏度值與溫度存在著一定的非線性關系,擬合效果較好。從 2 種瀝青黏度的變化幅度來看,橡膠瀝青黏度變化曲線的平均斜率要大于90#基質瀝青,當溫度從130 °C升高到 180 °C,90#基質瀝青的黏度降低 2.32 Pa ·s,而橡膠瀝青的黏度降低15.8Pa·s,橡膠瀝青的黏度隨著溫度的變化非常明顯。

   有研究表明,采用控溫黏度可以評價運輸過程中的瀝青黏度變化[9]。根據混合料實際運輸過程中的溫度,90#基質瀝青的控溫溫度設定為 130 °C~160°C,橡膠瀝青的控溫溫度設定為 150 °C~180 °C。試驗時對瀝青進行持續的黏度檢測,發現發泡后短時間內黏度就發生明顯的衰減。這種黏度的衰減趨勢與瀝青的類型有關,90#基質瀝青發泡后黏度衰減較為平緩,而改性瀝青發泡后黏度衰減非常劇烈。2 種瀝青在發泡后7min時黏度降低到最低點,而后趨于平緩,基本不再變化[10]。 這表明黏度發生較大變化主要是在前 7 min。因此,本文以發泡 7min后的黏度值作為控溫黏度,且不采用發泡劑,通過室內試驗獲取2中瀝青發泡后的控溫黏度,試驗結果如表 3 所示。

表 3  兩種瀝青發泡后的控溫黏度

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   將 2 種瀝青發泡前的黏度和發泡后不同溫度下的控溫黏度分別進行對比,結果如圖 2 所示。

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圖 2 兩種瀝青發泡前后控溫黏度變化

   結合表 3 和圖 2 可知,2 種瀝青發泡后均有明顯的降黏效果。對于 90#基質瀝青,隨著控溫溫度升高,發泡前后的黏度差值減小,說明低溫時發泡降黏作用明顯。控溫溫度升高,原瀝青黏度顯著降低,而發泡降黏效果的提高不明顯,即控溫溫度越高、原瀝青與發泡后瀝青黏度值越接近[11]。對發泡前后的黏度變化進行分析可知,不同發泡溫度下黏度的變化表現出不同的特征。由圖 2(a) 可知,在同樣的控溫溫度下,瀝青發泡溫度越高,發泡后的黏度與發泡前相差越大。這就說明瀝青溫度越高,發泡效果越好,降黏越明顯,其中 150°C發泡溫度的黏度變化曲線與 160 °C和 170° C的差別較小。對于圖 2(b) 中的橡膠瀝青,黏度隨著控溫溫度的變化呈現與 90#基質瀝青較為類似的規律,即:控溫溫度提高,發泡前后的黏度差值減小;控溫溫度較低時.發泡前后黏度相差較大。從橡膠瀝青發泡前后的黏度變化可以看出,發泡時瀝青溫度提高,黏度降低,但變化幅度較小。

   以上分析了不同溫度條件下瀝青發泡前后的黏度變化特征。實際上,黏度是對溫度非常敏感的參數,其與溫度的關系是顯而易見的。從黏度變化角度來看,瀝青發泡溫度高有利于降低黏度,可以使發泡效果更好;但是實際上瀝青發泡溫度過高將導致泡沫消散較快,發泡效果差[12]。采用黏度變化規律可以反映出不同溫度時瀝青的黏度降低程度,但黏度變化規律不能反映瀝青發泡溫度過高、發泡效果差這一現象。


4  不同用水量的黏度變化規律


   對不同用水量的瀝青發泡后進行控溫黏度測試,試驗時 90-基質瀝青加熱溫度為150°C,橡膠瀝青的加熱溫度為 180 °C,控溫溫度同上述研究,試驗結果如表4所示。

表 4  不同用水量下的控溫布氏黏度值(90+基質瀝青)

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   將 2 種瀝青發泡前的黏度和發泡后不同用水量下的控溫黏度分別進行對比,結果如圖3所示。

   結合表 4 和圖 3 可知:隨著用水量的增加,90#基質瀝青發泡后的黏度呈現明顯的降低趨勢;同時,控溫溫度高,發泡前后黏度差值小。從橡膠瀝青發泡前后的黏度變化規律來看:相比 90#基質瀝青,橡膠瀝青發泡后黏度隨用水量的增加呈現明顯的降低趨勢;控溫溫度越高,發泡前后黏度差值越小。隨著用水量的增加,瀝青黏度數值變化較為明確,即發泡后的黏度不斷降低。但在實際工程中,用水量過大會導致瀝青發泡后體積嚴重衰減,從而不能滿足泡沫溫拌瀝青的發泡要求。因此,黏度變化規律也不能反映用水量過大、泡沫溫拌瀝青發泡效果差這一現象。

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圖 3  兩種瀝青發泡前后控溫黏度變化(不同加水量)


5  結 語


   本文基于布氏黏度法,對不同瀝青加熱溫度和不同發泡加水量條件下的 90#基質瀝青和成品橡膠瀝青發泡前后的黏度變化規律進行了研究,并對以黏度作為泡沫溫拌瀝青性能評價指標的合理性進行了分析,主要研究結論如下。

   (1) 90#基質瀝青和橡膠瀝青發泡前的黏度值與溫度存在著一定的非線性關系,擬合效果較好。當溫度從 130°C升高到 180°C, 90-基質瀝青的黏度降低2.32 Pa · s,橡膠瀝青的黏度降低 15.8 Pa· s,說明橡膠瀝青發泡前的黏度隨著溫度的變化非常明顯。

   (2)黏度對泡沫溫拌瀝青的發泡溫度和用水量均具有良好的敏感性,且發泡前后瀝青的黏度變化明顯。黏度變化規律可以反映出不同溫度時瀝青的黏度降低程度,因此將其作為泡沫溫拌瀝青的性能評價指標具有一定的合理性。

   (3)當瀝青溫度過高或者用水量過大時,黏度變化規律并不能反映實際的發泡效果。黏度的變化只能作為參考指標,不宜用來評價泡沫溫拌瀝青的發泡效果。在實際工程中,應嚴格控制泡沫溫拌瀝青的發泡溫度及用水量。


標簽:技術中心溫拌瀝青
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