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显元SBR改性沥青技术报告及优势
[2019/12/14]

 选用70号基质沥青进行SBR改性沥青实验

1)丁苯橡胶是由丁二烯和苯乙烯单体无规共聚而成,呈长链线型结构,带环状结构的苯乙烯为硬段,起流动作用,提高沥青的高温性能。SBR分子链在沥青中可起到支撑作用,约束沥青的流动,减少高温流动性。随着SBR掺量的增加,沥青的针入度随之下降,软化点升高。

(2)在SBR中线性结构的丁二烯为软段,起延伸变形作用,主要提高沥青的延伸能力。随着SBR掺量的增加,低温延度显著提高。

(3)SBR制备的沥青粘韧性较大,随着SBR掺量的增加,粘韧性与韧性均适当提高,但其黏韧性的增加相较于SBS改性沥青来说增大较低,这就降低了沥青的动力粘度,更方便与沥青路面的摊铺。

4)丁苯橡胶(SBR)具有不饱和双键,可以与沥青中的芳烃组分进行结合反应,避免在加热过程中使芳烃组分的分解与老化,从而使沥青具有更好的抗老化性能。随着SBR的增加,沥青的抗老化性能有所提高。

 

使用上述基质沥青进行SBR类改性沥青II-A的实验。配方体系如下:

实验室制备方法:

1.调配好沥青加热至160℃,缓慢加入产品(预防冒罐风险),在160~170℃进行剪切,剪切时间为1h

2.剪切光滑后,观察确保沥青内不存在不溶性颗粒物后在170℃以上加入稳定剂,预防凝胶。

3.加入稳定剂后在170~180℃进行搅拌发育,发育时间为2.5h

4.进行指标检测。

研究了上述配方体系中SBR改性沥青混合料的路用性能。包括高温抗车辙性能、低温抗裂性能、水稳定性能以及疲劳性能,从而验证SBR改性沥青对寒冷地区普通公路路用性能的改善效果。

我国沥青路面上面层多采用密级配AC-13、AC-16或间断级配SMA的沥青混合料类型,本试验结合寒冷地区普通公路的工程实际,为了确保沥青混合料的低温抗裂性能,同时兼顾高温抗车辙性能的需要,考虑冬季温度底、切低温持续时间较长及交通量的要求,并按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)的规定,配合比选用AC-13 I型密级配沥青混合料。

混合料马歇尔试验最佳油石比4.7%,孔隙率5.5%,间隙率14.2%,稳定度12.06KN,流值25(0.1mm),均符合规范要求。

由混合料路用性能试验结果可以看出,

(1)SBR改性剂的掺入,使沥青混合料的动稳定度比改性前提高了1.9倍,变形速率明显减少,这表明,改性后混合料的高温抗流动性变形的能力提高了。对改性沥青而言,软化点、当量软化点比基质沥青要高,即沥青高温稳定性增加,与之相应沥青混合料的高温稳定性亦得到明显改善。

(2)沥青路面的低温开裂,主要是由于在寒冷季节沥青混合料的温度应力超过其极限强度或温度产生的应变超过极限拉伸应变而产生的。经过改性以后的沥青混合料的极限抗弯拉强度提高了22%,极限弯拉应变提高了32%,而混合料的破坏劲度模量减小,减少了9.6%。这说明,改性以后的沥青混合料所能承受的最大应力提高了,即承受一次性应力破坏的能力增强了,同时极限应变增加,变形能力增加了,改性沥青的柔性好,表明沥青混合料的低温抗裂性能提高了。
(3)在同等低温试验条件下,混合料的蠕变速率越大,说明混合料的变形能力越强,韧性越强,也就是低温抗裂能力越好。由上表可见,SBR改性沥青混合料的蠕变速率在-10℃-20℃的低温情况下都比基质沥青混合料的蠕变速率大,说明基质沥青经过SBR改性剂改性后,其低温抗裂性明显得到改善。
4)由上表可知,经SBR改性后,沥青混合料的马歇尔残留稳定度和冻融劈裂强度比分别提高了11.4%11.6%SBR改性沥青混合料的水稳定性较基质沥青混合料的水稳定性有了不同程度的提高,因为使用SBR改性沥青后,矿料表面的有效沥青膜厚度增加,有效防止水对沥青矿料界面的作用。说明SBR改性沥青更适于寒冷地区沥青路面面层施工。
5)由上表可以看出,SBR改性沥青的疲劳寿命明显高于基质沥青,随着应力水平的提高,SBR改性沥青混合料的抗疲劳性能提高更加明显,当都采用4.5MPa应力加载时,SBR改性沥青混合料的疲劳寿命是基质沥青疲劳寿命的5倍。说明SBR改性剂对沥青的抗疲劳性能改善效果明显。

 

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