吳振剛,王曉晨,徐俊強,楊炎生,王 釬,張祖勇
北京市政路橋建材集團有限公司昌平瀝青廠,北京 102299
目前,國際上通用的方法是依據現代合成工藝,選擇合適原材料來制備與石油瀝青性質相似的彩色瀝青膠結料。文章選用3種原料進行合理的配比,制備合成出的彩色瀝青膠結料性能優(yōu)異。
道路石油瀝青成分復雜,但最主要的成分有以下幾種:瀝青芳香分40%~50%,瀝青飽和分5%~20%,瀝青質5%~25%,膠質15%~30%。文章研究采用廉價的基礎油A代替石油瀝青中的飽和分和芳香分,采用工業(yè)上常用的樹脂B代替石油瀝青中的膠質,并添加一定比例的高聚物C,通過一定的調配比例和制備工藝,制備出與普通道路石油瀝青性質相似且顏色較淺的經濟型彩色瀝青膠結料。
(1)基礎油A對膠結料性質的影響?;A油是一種柔軟劑,也是一種溶劑,它在常溫下是一種黏稠液體。若其他條件不變,基礎油含量增加,則膠結料軟化點降低;反之,軟化點升高。
(2)樹脂B含量對膠結料性質的影響。在保持基礎油A和高聚物C質量不變的情況下,不同樹脂B含量對膠結料性質的影響試驗結果如圖1所示。由圖1可知,針入度隨著樹脂B含量的增大而急劇減小,樹脂含量對針入度的影響較大。
圖1 樹脂B含量對膠結料性能的影響
(3)高聚物C含量對膠結料性質的影響。固定樹脂B含量分別為42%和36%時,不同高聚物C含量對膠結料性質的影響如圖2、圖3所示。由圖2和圖3可知,針入度隨著高聚物C含量的增加而增大,而軟化點變化不大。
圖2 高聚物C含量對膠結料性能影響(樹脂含量為42%)
圖3 高聚物C含量對膠結料性能影響(樹脂含量為36%)
綜上,根據每種原料對膠結料性能影響的規(guī)律,能夠快速準確地研究出彩色瀝青膠結料的合理配比,從而使制備出的彩色瀝青膠結料及其混合料有更好的路用性能。
(1)將一定比例的基礎油加入反應釜,加熱至170~180℃。(2)緩慢加入一定比例的樹脂,維持170~180℃攪拌2h。(3)分批加入一定比例的高聚物,保持反應釜內溫度不低于160℃。(4)以12000~18000r/min的速度高速剪切1h,保持溫度在190℃以下。(5)180℃溫度下低速攪拌2h即制得彩色瀝青膠結料。
利用上述提到的合成方法和上述選定的3種原材料(基礎油、樹脂B、高聚物C),以3種原材料對彩色瀝青膠結料性質的影響規(guī)律為依據,探索制備符合70#彩色瀝青膠結料性能的彩色瀝青膠結料,其各項技術指標如表1所示。4個彩色瀝青膠結料樣品的各項指標都符合國家標準《彩色瀝青混凝土》(GB/T 32984—2016)的“其他”要求,充分說明了用這種方法合成出的經濟型彩色瀝青膠結料其性能是比較優(yōu)異的。
表1 彩色瀝青膠結料指標檢測
文章研究所采用的級配類型為CAC-10C型,所采用的膠結料為上述合成的彩色瀝青膠結料,所采用的石料分別為5~10mm石灰?guī)r,0~5mm石灰?guī)r以及石灰?guī)r礦粉,著色劑為氧化鐵紅101。
配合比采用CAC-10C配合比要求,色粉采用內添加,具體如表2所示。
表2 CAC-10C彩色瀝青混合料配合比設計
(1)將各種石料在170℃烘箱中保溫4h,彩色瀝青膠結料溫度150℃,拌和溫度170℃,礦粉和色粉室溫添加。(2)將適量保溫的石料投入拌和鍋,加入彩色瀝青膠結料,拌和30s。(3)加入適量色粉及礦粉,再攪拌30s;無花白料時即得到彩色瀝青混合料。出料溫度保持在155~170℃。
按照上述配合比,分別用樣品1號、樣品2號、樣品3號、樣品4號彩色瀝青膠結料及各種石料,拌和彩色瀝青混合料試樣1、試樣2、試樣3、試樣4,分別做相應的馬歇爾試件和車轍試件,并對其各項性能指標分別進行測試,測試結果如表3所示。由表3可知,分別用自主研發(fā)的4種經濟型彩色瀝青膠結料拌和的彩色瀝青混合料的各項性能指標均滿足國家標準《彩色瀝青混凝土》(GB/T 32984—2016)“其他”中所規(guī)定要求。
表3 彩色瀝青混合料性能指標測試結果
彩色瀝青膠結料的原材料選擇至關重要,要在道路石油瀝青組分的有效范圍內進行選材,且選擇的材料要具有良好的性能,同時各種原材料之間要有良好的配伍性。