一种彩色沥青胶结料的制备及其混合料性能研究

2021-10-24吴振刚王晓晨徐俊强杨炎生张祖勇

工程技术研究 2021年16期

吴振刚，王晓晨，徐俊强，杨炎生，王钎，张祖勇

北京市政路桥建材集团有限公司昌平沥青厂，北京 102299

1 彩色沥青胶结料制备和原料选择

目前，国际上通用的方法是依据现代合成工艺，选择合适原材料来制备与石油沥青性质相似的彩色沥青胶结料。文章选用3种原料进行合理的配比，制备合成出的彩色沥青胶结料性能优异。

道路石油沥青成分复杂，但最主要的成分有以下几种：沥青芳香分40%～50%，沥青饱和分5%～20%，沥青质5%～25%，胶质15%～30%。文章研究采用廉价的基础油A代替石油沥青中的饱和分和芳香分，采用工业上常用的树脂B代替石油沥青中的胶质，并添加一定比例的高聚物C，通过一定的调配比例和制备工艺，制备出与普通道路石油沥青性质相似且颜色较浅的经济型彩色沥青胶结料。

2 各种原料对彩色沥青胶结料性能指标影响

（1）基础油A对胶结料性质的影响。基础油是一种柔软剂，也是一种溶剂，它在常温下是一种黏稠液体。若其他条件不变，基础油含量增加，则胶结料软化点降低；反之，软化点升高。

（2）树脂B含量对胶结料性质的影响。在保持基础油A和高聚物C质量不变的情况下，不同树脂B含量对胶结料性质的影响试验结果如图1所示。由图1可知，针入度随着树脂B含量的增大而急剧减小，树脂含量对针入度的影响较大。

图1 树脂B含量对胶结料性能的影响

（3）高聚物C含量对胶结料性质的影响。固定树脂B含量分别为42%和36%时，不同高聚物C含量对胶结料性质的影响如图2、图3所示。由图2和图3可知，针入度随着高聚物C含量的增加而增大，而软化点变化不大。

图2 高聚物C含量对胶结料性能影响（树脂含量为42%）

图3 高聚物C含量对胶结料性能影响（树脂含量为36%）

综上，根据每种原料对胶结料性能影响的规律，能够快速准确地研究出彩色沥青胶结料的合理配比，从而使制备出的彩色沥青胶结料及其混合料有更好的路用性能。

3 彩色沥青胶结料制备及性能指标研究

3.1 彩色沥青胶结料合成工艺流程

（1）将一定比例的基础油加入反应釜，加热至170～180℃。（2）缓慢加入一定比例的树脂，维持170～180℃搅拌2h。（3）分批加入一定比例的高聚物，保持反应釜内温度不低于160℃。（4）以12000～18000r/min的速度高速剪切1h，保持温度在190℃以下。（5）180℃温度下低速搅拌2h即制得彩色沥青胶结料。

3.2 彩色沥青胶结料制备及其性能指标

利用上述提到的合成方法和上述选定的3种原材料（基础油、树脂B、高聚物C），以3种原材料对彩色沥青胶结料性质的影响规律为依据，探索制备符合70#彩色沥青胶结料性能的彩色沥青胶结料，其各项技术指标如表1所示。4个彩色沥青胶结料样品的各项指标都符合国家标准《彩色沥青混凝土》（GB/T 32984—2016）的“其他”要求，充分说明了用这种方法合成出的经济型彩色沥青胶结料其性能是比较优异的。

表1 彩色沥青胶结料指标检测

4 彩色沥青混合料及其性能指标研究

4.1 彩色沥青混合料原材料

文章研究所采用的级配类型为CAC-10C型，所采用的胶结料为上述合成的彩色沥青胶结料，所采用的石料分别为5～10mm石灰岩，0～5mm石灰岩以及石灰岩矿粉，着色剂为氧化铁红101。

4.2 彩色沥青混合料配合比设计

配合比采用CAC-10C配合比要求，色粉采用内添加，具体如表2所示。

表2 CAC-10C彩色沥青混合料配合比设计

4.3 彩色沥青混合料拌和工艺

（1）将各种石料在170℃烘箱中保温4h，彩色沥青胶结料温度150℃，拌和温度170℃，矿粉和色粉室温添加。（2）将适量保温的石料投入拌和锅，加入彩色沥青胶结料，拌和30s。（3）加入适量色粉及矿粉，再搅拌30s；无花白料时即得到彩色沥青混合料。出料温度保持在155～170℃。

4.4 彩色沥青混合料性能指标

按照上述配合比，分别用样品1号、样品2号、样品3号、样品4号彩色沥青胶结料及各种石料，拌和彩色沥青混合料试样1、试样2、试样3、试样4，分别做相应的马歇尔试件和车辙试件，并对其各项性能指标分别进行测试，测试结果如表3所示。由表3可知，分别用自主研发的4种经济型彩色沥青胶结料拌和的彩色沥青混合料的各项性能指标均满足国家标准《彩色沥青混凝土》（GB/T 32984—2016）“其他”中所规定要求。