脫油瀝青應(yīng)用于高彈改性瀝青混合料的研究

莫正華 楊 森

(重慶市智翔鋪道技術(shù)工程有限公司，重慶 401336)

高彈改性瀝青混合料SMA具有良好的高低溫性能、疲勞抗裂性能及抗滑性能，近年來較多應(yīng)用于鋼橋面鋪裝中，應(yīng)用效果良好[1-4]。然而，其結(jié)合料高彈改性瀝青生產(chǎn)中需要加入大量的改性劑，生產(chǎn)成本較高。脫油瀝青(DOA)是渣油溶劑脫瀝青過程中的副產(chǎn)品，其軟化點(diǎn)高、黏度大，有利于改善瀝青的高溫性能[5-7]。研究表明，脫油瀝青復(fù)合改性技術(shù)是可行的，一定復(fù)配比例的DOA/聚合物材料改性瀝青可以達(dá)到I-D的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，且具有更好的經(jīng)濟(jì)性[8-11]。本文分別采用DOA/高彈復(fù)合改性瀝青和高彈改性瀝青在相同條件下制備混合料SMA-10，對(duì)比研究其路用性能，探究脫油瀝青應(yīng)用于鋼橋面鋪裝上面層混合料SMA的可行性，既擴(kuò)展了脫油瀝青的應(yīng)用范圍，也可降低材料成本。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)原材料

高彈改性瀝青和DOA/高彈復(fù)合改性瀝青均為公司自主研發(fā)，其技術(shù)指標(biāo)如表1所示。可以看出DOA/高彈復(fù)合改性瀝青的軟化點(diǎn)、旋轉(zhuǎn)黏度和針入度比有所提高，針入度、延度和彈性恢復(fù)率略有下降。DOA中的主要成分是膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，軟化點(diǎn)高、黏度大，摻入到高彈改性瀝青使得體系變硬變稠，進(jìn)而提高改性瀝青的抵抗外界變形能力和高溫穩(wěn)定性，且抗老化性能得到進(jìn)一步改善，但低溫抗變形能力和彈性恢復(fù)能力有所下降。

表1 改性瀝青技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

1.2 試驗(yàn)方法

SMA-10混合料級(jí)配設(shè)計(jì)結(jié)果如表2所示。照此級(jí)配拌制改性瀝青混合料SMA-10，油石比6.0%，拌和溫度180 ℃，聚酯纖維用量為混合料總質(zhì)量的0.25%。在相同條件下進(jìn)行混合料的性能試驗(yàn)，對(duì)比考察兩種混合料SMA-10的路用性能。

表2 SMA-10混合料設(shè)計(jì)級(jí)配

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 穩(wěn)定度

進(jìn)行改性瀝青混合料SMA-10的馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。

表3 SMA-10馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，兩種改性瀝青混合料SMA-10的穩(wěn)定度均大于7 kN，滿足規(guī)范不小于6 kN要求。其中，DOA/高彈復(fù)合改性瀝青混合料SMA-10的穩(wěn)定度(7.67 kN)略高于高彈改性瀝青混合料SMA-10(7.53 kN)，說明DOA/SBS復(fù)合改性瀝青混合料SMA-10力學(xué)性能良好，且抗塑性變形能力良好。

2.2 高溫性能

進(jìn)行改性瀝青混合料SMA-10的車轍試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表4 SMA-10車轍試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，當(dāng)溫度為60 ℃時(shí)，DOA/高彈復(fù)合改性瀝青混合料SMA-10和高彈改性瀝青混合料SMA-10的動(dòng)穩(wěn)定度分別為6 923次/mm和6 117次/mm；當(dāng)溫度為70 ℃時(shí)，其動(dòng)穩(wěn)定度分別為3 500次/mm和3 214次/mm。這表明DOA/高彈復(fù)合改性瀝青混合料SMA-10具有比高彈改性瀝青混合料SMA-10更為優(yōu)異的高溫抗車轍性能，這是由于DOA/高彈復(fù)合改性瀝青的高溫性能優(yōu)于高彈改性瀝青。因此，DOA/高彈復(fù)合改性瀝青混合料SMA-10可更好地服役于高溫重載地區(qū)。

2.3 低溫性能

進(jìn)行改性瀝青混合料SMA-10的低溫小梁彎曲試驗(yàn)，結(jié)果如表5所示。

表5 SMA-10低溫小梁彎曲試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，相比于高彈改性瀝青混合料SMA-10，DOA/高彈復(fù)合改性瀝青混合料SMA-10抗彎拉強(qiáng)度更大，但抗彎拉應(yīng)變下降，勁度模量增大，低溫脆性有所增加，表明DOA對(duì)混合料的低溫抗裂性有消極影響。DOA/高彈復(fù)合改性瀝青的低溫性能差于高彈改性瀝青，因此其混合料低溫性能相對(duì)較差，但仍然滿足相關(guān)技術(shù)要求(-10 ℃抗彎拉應(yīng)變不小于2 500)。

2.4 水穩(wěn)定性能

進(jìn)行改性瀝青混合料SMA-10的凍融劈裂試驗(yàn)和浸水馬歇爾試驗(yàn)，結(jié)果如表6所示。

表6 SMA-10凍融劈裂試驗(yàn)和浸水馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果

由表6可知，DOA/高彈復(fù)合改性瀝青混合料SMA-10和高彈改性瀝青混合料SMA-10的殘留穩(wěn)定度分別為91.2%和93.5%，其凍融劈裂強(qiáng)度比分別為85.3%和87.2%。這表明DOA/高彈復(fù)合改性瀝青混合料SMA-10的抗水損壞能力差于高彈改性瀝青混合料SMA-10，水分對(duì)其瀝青膜的剝落程度更大。總體來看，DOA對(duì)混合料SMA-10的水穩(wěn)定性能有不利影響，但仍然滿足殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比不小于85%的技術(shù)要求。

2.5 疲勞性能

進(jìn)行改性瀝青混合料SMA-10的四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)，結(jié)果如表7所示。

表7 SMA-10四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)結(jié)果

由表7可知，同一應(yīng)變水平下，兩種改性瀝青混合料SMA-10的疲勞次數(shù)均大于100萬(wàn)次，其中，高彈改性瀝青混合料SMA-10四點(diǎn)彎曲疲勞次數(shù)(206.0萬(wàn)次)大于DOA/高彈復(fù)合改性瀝青混合料SMA-10(175.2萬(wàn)次)。DOA/高彈復(fù)合改性瀝青的低溫延度及延展性不及高彈改性瀝青，在反復(fù)彎曲過程中，混合料吸收的彎曲應(yīng)變能相對(duì)較少，因而混合料的疲勞性能有所下降。總體來看，DOA/高彈復(fù)合改性瀝青混合料SMA-10的疲勞性能完全滿足鋼橋面鋪裝的使用要求。

3 結(jié)論

本文考察了DOA/高彈復(fù)合改性瀝青混合料SMA-10的路用性能，并同步對(duì)比了SBS復(fù)合改性瀝青混合料SMA-10，主要結(jié)論如下：

1)相比于高彈改性瀝青，DOA/高彈復(fù)合改性瀝青具有優(yōu)異的高溫性能和抗老化性能，而低溫延性有所下降。2)相同試驗(yàn)條件下，DOA/高彈復(fù)合改性瀝青混合料SMA-10 的穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度高于高彈改性瀝青混合料SMA-10，其70 ℃動(dòng)穩(wěn)定度高達(dá)3 500次/mm，表現(xiàn)出更為優(yōu)異的高溫抗車轍性能，但其低溫抗裂性能、水穩(wěn)定性能及四點(diǎn)彎曲疲勞性能均不及高彈改性瀝青混合料SMA-10，但仍然滿足相關(guān)技術(shù)要求。3)DOA/高彈復(fù)合改性瀝青混合料SMA-10的路用性能滿足鋼橋面鋪裝使用要求，且經(jīng)濟(jì)性良好，應(yīng)用前景較為廣闊。