消石灰瀝青膠漿流變性能研究

摘要：為研究不同摻量的消石灰和礦粉對瀝青膠漿流變性能的影響，采用動態剪切流變儀對膠漿進行頻率掃描試驗，結果表明適當摻量的消石灰能降低膠漿溫度敏感性能，提高復合剪切模量和車轍因子，有效改善膠漿的抗水損害和抗高溫變形的能力。

關鍵詞：水損害；消石灰；瀝青膠漿；復合剪切模量

1 概述

在瀝青混合料中瀝青膠漿起到填充集料空隙和粘結作用。“戰略公路研究計劃”研究表明，瀝青膠漿對于高溫變形的奉獻率為29%，對于疲勞變形的奉獻率為52%，對溫縮裂縫的奉獻率為87%[1]。集料與膠結料的黏附性能差是導致瀝青路面的水損害的根本原因，瀝青與礦粉攪拌均勻形成的膠漿才是瀝青混合料中實際發揮黏結作用的主導因素，而不是單純的瀝青，從而應該從膠漿角度進行力學性能的改進，達到提高混合料抗水損害性能的目的[2]。本文通過動態流變試驗，研究了在頻率掃描對消石灰和礦粉的在不同摻量下對瀝青膠漿的復合剪切模量及車轍因子等流變指標的影響。

2試驗材料與方法

2.1 試驗材料基本性質

本試驗采用70號基質瀝青進行研究，其基本性能指標見表1，試驗過程按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》 [3] 相應規定進行。

2.2 流變性能評價方法

本文粉膠比選用1.0進行研究，填料由消石灰和礦粉兩部分組成，其兩者之間摻加質量比分別為：1.純礦粉（LA）；2.礦粉﹕消石灰=2﹕1（LH2）；3.礦粉﹕消石灰=1﹕1（LH1）；4.礦粉﹕消石灰=1﹕2（LH0.5）。對不同礦粉和消石灰摻量下瀝青膠漿的流變性能采用動態剪切流變儀（DSR）進行研究。對于瀝青膠結料的抗車轍性能，采用復數剪切模量與相位角的正弦值之商車轍因子（ ）作為表征瀝青膠結料抗高溫永久變形的能力。 越高，抗高溫永久變形能力則越強。瀝青膠漿的動態流變性能采用頻率掃描模式進行，頻率掃描范圍采取0.1～100rad/s，掃描溫度分別為采取30°C、40°C和50°C，以此研究頻率和溫度對瀝青膠漿流變性能的影響。

3試驗結果分析

在溫度30°C﹑40°C和50°C下，礦粉和消石灰的不同摻量對瀝青膠漿復合剪切模量（ ）的影響見圖1～3所示。由圖所示，對同種瀝青膠漿， 隨掃描頻率的增大而增加，這是因為掃描頻率越高，荷載作用時間越少，膠漿產生的變形就越小， 隨之增大。由圖1可以看出30°C的頻率從0.1rad/s增加至100rad/s，樣品LH2的 從5.5×104增加到1.5×107，數量級增加了三個；與基質瀝青對比，摻礦粉或混摻礦粉和消石灰混都能較大幅度的增加 ，例如在荷載頻率10rad/s下，單摻礦粉 為1.8×106/Pa，同樣頻率下基質瀝青 為3.6×105/Pa。

隨著溫度的繼續升高，LH0.5的 與其它膠漿相比呈現增加態勢。由如圖2和圖3可見，LH0.5與LH1的 趨勢線幾乎重疊，均大于LA和LH2，說明摻加消石灰可改善瀝青膠漿高溫性能，適當摻量的消石灰可以改善提高瀝青膠漿的 ，30～40℃為影響 的敏感溫度，當低于此溫度時，過多消石灰摻量會使模量相對減小；當高于此溫度段時，隨著消石灰摻量的增加，瀝青膠漿復合剪切模量增加到一定程度后趨于穩定。

采用60℃車轍因子評價瀝青膠漿抵抗高溫永久變形能力，由圖4所示，LH0.5與LH1的趨勢線近乎重疊，均大于LH2和LA結果。說明適當摻加消石灰可以改善瀝青膠漿的高溫穩定性能，但隨著消石灰摻量的增加，車轍因子增加到一定程度后趨于穩定，改善幅度不再明顯。

4 結論

本文采用動態剪切試驗研究不同摻量的礦粉和消石灰對瀝青膠漿流變性能的影響，結果表明，相比基質70號瀝青，摻加了礦粉和消石灰的瀝青膠漿的復合剪切模量 明顯提高，溫度30～40℃為消石灰影響 的敏感溫度；60℃車轍因子 結果表明摻加消石灰可以明顯改善膠漿的抗高溫變形性能。

參考文獻：

[1]劉麗.瀝青膠漿技術性能及評價方法研究：[碩士學位論文].陜西：材料學系，2004

[2]賈渝.瀝青混合料水損害試驗方法及評價.石油瀝青，1993

[3]中華人民共和國交通部.JTJ 052-2000，公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程.北京：人民交通出版社，2000

[4]中華人民共和國交通部.JTG E42-2005，公路工程集料試驗規程.北京：人民交通出版社，2005

[5]馮浩.基于粘彈性理論的瀝青膠漿試驗特性研究：[碩士學位論文].湖南：道路與鐵道工程系，2008