改性沥青的定义（改性沥青英文）

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66财经 2024-03-10 13:15:01 61次浏览来源：太阳张12035

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改性沥青的定义（改性沥青英文）

改性沥青

玄武岩和玻璃纤维对纳米二氧化硅改性沥青开级配摩擦层性能影响的实验研究

摘要：开级配摩擦层(OGFC)是一种具有间隙级配骨料的路面混合料。采用纳米二氧化硅、聚合物、玄武岩纤维和玻璃纤维对沥青混合料进行改性。采用排水试验、Cantabro试验、渗透试验、间接拉伸强度试验和水分敏感性试验对OGFC混合料的性能进行了评价。测试结果表明，0.2%玄武岩纤维与2%纳米二氧化硅和4.5%苯乙烯-丁二烯苯乙烯(SBS)聚合物的最佳组合。用纳米材料改性的纤维增强OGFC混合物的微孔含量为13%，沥青为6%。结果表明，纳米二氧化硅在降低沥青混合料磨损和降低抗氧化性能方面效果显著，玄武岩纤维在沥青混合料中每0.2%的抗氧化性能要优于玻璃纤维;为了控制漏水现象的程度，还应与玄武岩纤维配合使用纳米二氧化硅化合物。研究还发现，虽然与玻璃纤维相比，使用玄武岩纤维在减少排水方面更有效，但玻璃纤维在降低沥青混合料渗透性方面的作用远远大于玄武岩纤维。

关键词：沥青玄武岩纤维、玻璃纤维、纳米二氧化硅敏感性下降

1.介绍

自1950年起，沥青路面采用开级配摩擦层(OGFC)来提高路面的摩擦阻力。多孔沥青优于其他类型的沥青表层由于优势如改善表面摩擦阻力,减少湿路滑胎,减少飞溅和喷雾,提高夜间能见度,地表水的快速排水,交通噪音低,增加了交通标志的可见性以及低眩光反射多孔沥青道路——方法可以提供许多优势。OGFCs中空气空隙含量的增加导致了相互联系的渗透性空隙，从而在表层形成渗透性，并允许空气和水流向[4]路侧。多孔沥青虽然具有上述优点，但其抗裂、抗剥落强度较低，是该类面层的缺点之一。纤维在沥青混合料中应用的主要目的之一，不仅是提高沥青混合料的加脂性能和车辙性能，而且是提高沥青混合料的抗拉渗性能和水敏性。纤维将骨料颗粒牢牢地结合在基体内，防止其移动，使混合料更加坚硬[5-7]。多孔沥青的主要成分是破碎的相对粗集料。可Perme- able摩阻力层(PFC)混合料粒度较粗，几乎没有中粒和细粒，而OGFC沥青混合料没有细集料。此外，PFC沥青混合料中空隙率为18% ~ 22%，而OGFC混合料中空隙率为10% ~ 15%[6,8,9]。PFC混合por- ous沥青以薄层的形式应用于普通路面，厚度约为50mm，这种混合料在潮湿和环境条件下具有摩擦和安全效益，能有效地处理过度发育[10-12]。OGFC混合物通过允许水通过其多孔结构排出路面，改善了在潮湿条件下的驾驶性能。水分可以消除沥青与aggre- gate之间的粘附，导致路面剥离。

根据所做的研究，纤维发挥了显著的作用。在间隙级配或PFC混合物中的作用。纤维的使用改变了混合物的粘弹性特性，提高了其动态模量、对湿度的敏感性、流动一致性和抗车辙能力;以及减少沥青混合料中反射裂缝的数量。坦桑尼亚德和沙赫扎加-马萨伊研究了玻璃纤维、聚丙烯纤维、石灰和纳米二氧化硅粉对多孔沥青的影响，发现改性后的试样车辙和间接拉伸强度有提高。研究表明，玻璃纤维和聚丙烯纤维降低了试样的漏液现象，提高了试样的间接抗拉强度。Nihat Morova采用玄武岩纤维对热沥青混凝土进行改性，沥青用量分别为4.5%、5%、5.5%、0.25、0.5、0.75、1、1.5、2%，共18个试件。通过马歇尔稳定性试验，得出了沥青掺量为5%、玄武岩纤维掺量为0.50%时的最佳空气流量比。玻璃纤维增加了沥青混合料的流动性和弹性模量。沥青混合料中的玻璃纤维还能提高沥青混合料的马歇尔稳定性、流动性和弹性模量。此外，与未改性沥青混合料[15]相比，玻璃改性沥青混合料具有较低的永久应变、较高的疲劳和抗车辙性能。纳米技术是在分子水平上发展的新材料、新器件和新系统，是一种与原子和分子相互作用有关的现象，对材料的宏观性能有很大的影响。纳米粒子表面的作用可以提高改性沥青的稳定性。近年来，纳米技术以各种沥青改性纳米材料的形式出现，用于改性混合物[17-19]。纳米二氧化硅提高了沥青的剪切模量和粘度，从而提高了沥青的抗老化性能、疲劳开裂性能、抗车辙性能和抗磨性能。研究表明,添加1 - 2%纳米二氧化矽沥青混合物导致减少渗透和灵活性,提高软化点、弹性应变增加,也增加了sensitiv,高温(20、21)另一方面,在过去的12月——正面,纳米二氧化硅(NS)得到了极大关注路面沥青材料的制备的研究人员与理想的性质,因为它出色的稳定性,低成本、高表面积、化学纯度,吸附能力强，分散性好[22,23]。Hassani等人的研究表明，在沥青混合料中添加纳米二氧化硅材料可以提高试样的间接拉伸强度。因此，沥青混合料变得更抗裂纹。Nur Izzi Md等人发现将纳米二氧化硅材料添加到沥青混合料中，可以增强沥青的抗裂性和抗撕裂性能。在另一项研究中，Jamshidi等人发现，在bitu- men中添加4%和6%纳米二氧化硅可以在恒定温度下降低沥青粘度。结果还表明，含纳米二氧化硅的试样相位角差较小，剪切模量较大。

Fakhri等人研究了使用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)聚合物对热沥青的影响。研究结果表明，添加5%的SBS聚合物可以提高改性试样[27]的间接拉伸强度。研究了甘达尔和马利克在不同添加量和添加类型的实验室内对OGFC性能的影响。SBS和SB均按粘结剂重量的4%添加到沥青粘结剂中。在本研究中，所有改性粘结剂的磨损损失均显著低于未改性粘结剂。聚合物改性粘结剂和纤维的同时使用，可以最大限度地减小磨损损失，从而提高OGFC[28]的耐久性。Lastra-Gonzalez等人研究了聚丙烯纤维对沥青混合料的影响。以1%的岩石材料为原料，合成了1%的聚丙烯。结果表明，聚丙烯纤维的加入使改性试样的刚度比未改性试样提高了60%。此外，这种纤维改善了混合物表面特性的变化;结果表明，聚合物改性沥青混合料的摩擦阻力比对照试样[30]小。在另一项研究中，Davar等研究了玄武岩纤维和硅藻土粉对热沥青疲劳寿命和抗拉强度的影响。在本研究中，使用玄武岩纤维提高了沥青混合料在低温下的间接抗拉强度。并对玄武岩纤维增强材料的抗疲劳性能进行了评价。直接拉伸试验结果表明，在适当的掺量下，玄武岩纤维的加入可以提高沥青粘结剂的抗拉强度。玄武岩纤维还能抑制轴向应变，提高沥青混合料[31]的刚度。

由于缺乏和低强度的OGFC混合物，在这方面研究了玻璃与玄武岩纤维、SBS聚合物、纳米二氧化硅对OGFC混合物的改性效果，并对改性效果进行了研究。为达到这一目的，对改性沥青混合料进行了开裂、剥落、mois- ture灵敏度和水电导率等性能测试，并对OGFC混合料的孔隙度、耐久性和空隙率进行了研究。

2.材料与制备方法

2.1.Aggregates

在沥青混合料中，集料的体积约占70-75%，重量约占90 - 95%。多孔沥青混合料的骨架主要由粗粒料组成，粒径大于4.75 mm。骨料性能在骨料粒度级配、骨料表面化学成分和表面粗糙度[32]等吸附过程中起着重要作用。碾碎的石灰石集料必须坚硬、牢固、耐用、干净、呈立方体，并且没有任何有机、粘土、片岩材料和土壤覆盖，以及松散的颗粒。细粒度的内容还必须能够以不影响互连条件的方式填充粗集料之间的空隙。根据AASHTO标准方法对本研究所用的骨料进行了各种试验。填料是沥青混合料中的基本成分，它除了充当"填料"外，还提供了构成沥青乳胶漆的各要素之间必要的内聚力，从而提高了沥青混合料结构的刚度。Movilla-Quesada等人的研究表明，沥青混合料中的填料性能取决于填料特性(如化学特性和矿物学特性)，这些特性会影响沥青[33]的附着力。在本研究中，石灰粉也被用作试样的填充物。骨料的级配和性能见表1和表2。

2.2.Bitumen

从伊朗Pasargad炼油厂获得的沥青具有60/70的渗透等级。基础沥青的特性如表3所示。

2.3。石灰粉

本研究所用石灰粉的物理性能如表4所示。由于石灰与沥青粘结剂之间的化学反应，骨料对酸的吸收较少，导致骨料表面与粘结剂之间的粘结性较强。此外，石灰对骨料的化学性质和极性也有一定的影响，使粘结剂与骨料的粘结性更好。

2.4。纳米二氧化硅

本研究采用了表5所示的物理化学性质的纳米二氧化硅。Ghasemi等人的研究中，采用0.5、1、1.5和2%纳米二氧化硅对沥青进行改性。实验结果表明，纳米二氧化硅对改性后的试样进行了改进。用2%纳米二氧化硅改性后的试样是制备沥青用纳米二氧化硅的最佳复合材料。本研究采用2%(沥青混合料重量)纳米二氧化硅对试样进行改性。

2.5。SBS聚合物

SBS聚合物由苯乙烯-丁二烯三嵌段组成，表现为聚苯乙烯嵌段在聚丁二烯基体内形成的球形结构域。采用160°C、1800 rpm的高剪切搅拌机制备SBS改性沥青。通过研究和文献综述，共混物的聚合物含量为4.5%。聚合物改性和改性沥青粘结剂的沥青含量较高。

2.6。玻璃纤维

由于其优良的机械性能，玻璃纤维为沥青改性提供了良好的潜力。玻璃纤维具有高的拉伸模量。，约60 GPa，延伸率3-4%，弹性回复率100%。这些纤维不会燃烧，但在815°C时变得柔软，在315°C以上时表现出稳定性下降。此外，在沥青混合料中添加玻璃纤维可以增强材料的强度、疲劳特性和延性。采用图1所示的玻璃纤维，其物理性能如表6所示

在这项研究中。根据Taherkhani的研究，0.2%-0.6%的玻璃纤维改性沥青混合料可以提高试件的抗剥落性能。沥青混凝土马歇尔稳定性随玻璃纤维和纳米粘土掺量的增加而增加，最高马歇尔稳定性为纤维掺量[35]的0.2%，因此本研究采用0.2%玻璃纤维重量比对试件进行改性。

2.7。玄武岩纤维

玄武岩纤维是一种以天然玄武岩矿石为原料的无机纤维，将天然玄武岩矿石粉碎至一定大小，放入熔融炉中，拉伸至1450 ~ 1500℃。这种纤维的抗拉强度通常略高于e -玻璃纤维，比钢纤维高许多倍。此外，玄武岩相对于玻璃纤维的优点是热稳定性和耐化学性[36-38]。在Wenxiao等人的研究中，研究了玄武岩纤维对沥青混合料的影响。结果表明，使用0.15%、0.3%和0.45%的玄武岩纤维可以提高试样的性能。因此，本研究采用0.2%的玄武岩纤维对沥青混合料进行改性，因此，根据本研究前期的研究，本研究将采用重量为沥青混合料2%的玄武岩纤维。玄武岩纤维如图2所示，其物理性质如本研究所用的表7所示。

2.8。混合制备

本文对玻璃纤维、玄武岩、SBS聚合物和纳米二氧化硅在多孔沥青中的应用效果进行了实验室研究。此外，石灰粉也被用作填料。石灰或液体抗条添加剂是两种常规处理的混合物，不能满足水分敏感性的要求。

采用5%和6%两种粘结剂配制沥青混凝土混合料。以0.5%石灰(按混合物重量计)和4.5% SBS(按混合物重量计)作为填料处理。此外，用2%纳米二氧化硅(沥青重量)、0.2%玻璃纤维和玄武岩纤维(沥青重量)对混合物进行改性。因此，每次试验均制作了10个OGFC混合料试样，各试样的详细情况见表8。

在第一步，纳米二氧化硅和SBS必须与沥青混合，以创建样本。搅拌过程由Heishier仪器在1800转/分、160℃的高速剪切搅拌机中进行。该工艺持续20分钟，最终得到改性沥青。然后，将骨料和石灰粉加入改性沥青中。最终，玻璃纤维和玄武岩纤维被添加到混合物中。

3.测试方法

3.1。Draindown测试

排水现象描述为沥青本身的分离，或沥青、细集料和添加剂在生产、储存和放置过程中从混合料中分离出来的组合。基于AASHTO T305对沥青混合料[40]进行了160℃的排水试验。为了确定最佳的沥青含量，沥青混合料被放置在一个229毫米板与50毫米的深度。然后，把它放在烤箱里两个小时。两小时后取出板，通过观察玻璃板内沥青的外观来确定沥青的含量。对于多孔沥青混合料，在不填充混合孔隙的情况下，确定了最佳沥青含量。

bitu- men排水试验后试件如图3所示。

3.2。渗透试验

为了评价多孔沥青的渗透性，进行了渗透试验[41-43]。根据ASTM D2434-68和ASTM PS 129-01标准，两种常用的测量方法是恒压头和下降头。本文采用落锤法测定了试样的可烫发率。

3.3。Cantabro磨耗试验

Cantabro试验是OGFC混合物抗分解强度的一项指标。它也被用作预测路面寿命的一个指标[44,45]。采用洛杉矶磨耗机按照Tex-245-F标准进行Cantabro试验。在这个测试中使用了洛杉矶磨耗机。有效空隙的百分比被定义为水可以进入的空隙。由于OGFC沥青粘结剂中空隙率很高，其硬化速度比致密级配热拌沥青快，这可能导致粘结强度和粘结强度降低，从而导致剥离。因此，配合比设计应进行加速老化试验。老化是通过放置5个马歇尔试样压实50次吹入完成的

强制通风烤箱设置在60°C，持续168小时(7天)。的标本

然后冷却到25°C，在Cantabro abra- sion测试前储存4小时。