发泡用水量对基质沥青与RET改性沥青感温性影响的研究

李文清

(广东省长大公路工程有限公司，广东 广州　510000)



发泡用水量对基质沥青与RET改性沥青感温性影响的研究

李文清

(广东省长大公路工程有限公司，广东 广州510000)

摘要：为了研究发泡用水量对基质沥青与RET改性沥青感温性影响，以复数模量指数(CNI)为评价指标，进行动态剪切流变试验(DSR)。试验结果表明：70#道路石油沥青随着发泡用水量的增大，温度敏感性提高，在常规发泡用水量(1%～2%)条件下，温度敏感性得到改善；RET改性沥青随着发泡用水量的增加，温度敏感性降低，在常规发泡用水量(3%)条件下，温度敏感性稍有降低。

关键词：泡沫沥青；基质沥青；流变特性；感温性

0引言

道路用沥青结合料对温度的敏感性是路用沥青的重要性能指标之一，其随着温度的变化而产生相应的变化，从而对路用性能产生影响，对温度非常敏感的沥青不适合作为道路石油沥青。沥青的温拌技术是道路路面行业非常节能环保的一项技术，其具有减少高温石油沥青产生的气体排放、降低由于高温而需要的燃油消耗等优点，因此备受道路行业的青睐。其中的温拌发泡技术是采用自由水与高温沥青结合料在特定的发泡装置中进行反应，当自由水与高温沥青反应时产生大量的气泡，从而可以减低沥青的粘度，提高沥青结合料与集料之间的拌合效果，有利于沥青混合料在较低的温度下进行压实致密。

1原材料

沥青材料的选择方面选用江苏地区常用的70#道路石油沥青与RET改性沥青，二者性能指标满足规范要求。进行发泡试验所用的水是自来水公司的普通水。

2试验方法及评价指标

2.1试验方法

根据国内外研究结果表明，70#道路石油沥青在150 ℃发泡效果较好，RET改性沥青在170 ℃发泡效果较好。70#道路石油沥青与RET改性沥青选择的发泡用水量为1%、2%、3%，发泡水温均为30 ℃。采用WLB10沥青发泡机进行相关的试验研究。

2.2评价指标

温度敏感性反映了胶结料在环境温度变化过程中自身性质的稳定状况。在温度敏感性评价方面，目前主要采用针入度指数(PI)、针入度粘度指数(PVN)、粘温指数(VTS)、复数模量指数(GTS)。于新等人提出：基于存储模量及损耗模量温度敏感性指数的复数指数法评价温拌橡胶沥青温度敏感性更为合理，不但克服其他方法精度差，温度区间过窄，而且可以区分沥青胶结料弹性和黏性组成部分分别对感温性能的影响。因此，选用复数指数来评价泡沫温拌沥青的温度敏感性，计算公式如(1)式所示

CNI=G′TS+G″TS·i

(1)

式中：CNI为沥青胶结料温度敏感性复数指数(Complex Number Index)；G′TS为存储模量温度敏感性指数，为存储模量对数与温度(绝对温度)对数线性回归斜率绝对值；G″TS为损耗模量温度敏感性指数，为损耗模量对数与温度(绝对温度)对数线性回归斜率绝对值。

通过对logG′、logG″和logT之间关系的线性回归得出G′TS和G″TS的值。CNI的温度敏感性参数越大，表明泡沫沥青的温度敏感性越大。

3试验结果及分析

3.170#道路石油沥青

选择复数指数来评价对不同发泡用水量的70#道路石油沥青的温度敏感性。对logG′，logG″和T之间的关系进行了回归，得出logG′，logG″皆与logT之间的线性关系如图1所示。

图1　道路石油发泡沥青存储模量对数与温度对数关系图

从图1中可以看出, 各参数与温度的回归的相关系数均很高，线性关系很好。

根据式(1)所得的道路石油发泡沥青的温度敏感性复数指数为：50.632 + 42.286i(0%)，46.130+42.419i(1%)，49.380 + 42.498i(2%)，52.227+42.665i(3%)。

从图1的结果可以看出，(1)70#道路石油沥青随着发泡用水量的增加，G′TS先降低后升高，当发泡用水量为1%时，G′TS值最小，说明随着用水量的增多，胶结料内部存储模量(弹性部分)的感温性能先提高后降低；(2)70#道路石油沥青随着发泡用水量的增加，G″TS增大，但变化不大，说明发泡沥青是70#道路石油沥青的损耗模量(粘性部分)的感温性能无影响；(3)70#道路石油沥青在常规发泡用水量(1%～2%)条件下，G′TS值降低，G″TS略增大，弹性部分的温度敏感性能有所改善，粘性部分的温度敏感性能无影响。

3.2RET改性沥青

选用CNI来评价对不同发泡用水量的RET改性沥青的温度敏感性。对logG′，logG″和T之间的关系进行了回归，得出logG′， logG″皆与logT之间的线性关系如图2所示。

图2　RET发泡沥青存储模量对数与温度关系图

从图2中可以看出, 各参数与温度的回归的相关系数均很高，线性关系很好。根据公式(1)所得的RET发泡沥青的温度敏感性复数指数为：31.426+32.764i(0%)，36.734+36.252i(1%)，38.028+38.285i(2%)，36.303+34.236i(3%)。

从图2的结果可以看出：

(1)RET改性沥青随着发泡用水量的增加，温度敏感性参数先增大后减小，总体变化趋势不大。发泡温拌沥青的温度敏感性参数均大于原样沥青的温度敏感性参数，说明发泡沥青使原样沥青胶结料内部的存储模量(弹性部分)和损耗模量(粘性部分)的感温性能略有降低；

(2)RET改性沥青在常规发泡用水量(3%)条件下，温度敏感性参数变大，温度敏感性略有降低。

4结论

90#道路石油沥青随着发泡用水量的增加，温度敏感性提高，在常规发泡用水量(1%～2%)条件下，温度敏感性得到改善。RET改性沥青随着发泡用水量的增加，温度敏感性降低，在常规发泡用水量(3%)条件下，温度敏感性略有降低。

参考文献：

[1]王立志，魏建明，张玉贞.道路沥青温度敏感性研究进展[J].石油沥青，2008,4(22):1-5.

[2]陈俊，岳学军，黄晓明.沥青温度敏感性指标评价与附加指标研究[J].公路交通科技，2007,6(24):46-49.

[3]Pfeiffer J P, Van Doormaal P M P M. The rheological properties of asphaltic bitumen[J]. Journal of the Institute of Petroleum, 1936, 22(4): 414-440.

[4]McLeod N W. Asphalt Cements: Pen-Vis Number and Its Application to Moduli of Stiffness[J]. Journal of Testing and Evaluation, Vol. 4, July 1976.

Study on the influence of foaming water consumption on the temperature susceptibility of base asphalt and RET modified asphalt

LI Wen-qing

(Guangdong Changda Highway Engineering Co., Ltd., Guangzhou,Guangdong 510000,China)

Abstract:In order to study the influence of foaming water consumption on the temperature susceptibility of base asphalt and RET modified asphalt, a study of dynamic shear rheometer (DSR) is done, being complex modulus index (CNI) as the evaluation index. The results show that 70# road petroleum asphalt improves the temperature susceptibility with increase of foaming water consumption; in conventional foam with water (1～2%) consumption, temperature susceptibility is improved; but RET modified asphalt’s temperature susceptibility decreases with increase of foaming water consumption, in conventional with water (3%) consumption, temperature sensitivity decreases slightly.

Keywords:foamed asphalt; base asphalt; rheological property; temperature susceptibility

中图分类号：U416

文献标识码：C

文章编号：1008-3383(2016)03-0019-02

作者简介：李文清(1968-)，男，广东平远人，工程师，主要从事路基路面施工及检测。

收稿日期：2015-12-25