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低碳减排热拌沥青混合料胶浆高温性能影响研究

时间:2023-10-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,还没有评价温拌阻燃沥青胶浆高温性能的统一试验方法和标准,本书借鉴国内外的研究情况,并考虑实际操作的简单性和可行性,采用长安大学研发的针入度仪。表5.3沥青针入度试验结果续表图5.5阻燃剂对沥青胶浆高温性能的影响从表5.3及图5.5中可以看出,随着阻燃剂掺量的增加,沥青胶浆的锥入逐渐减小,抗剪强度也随之增大。

低碳减排热拌沥青混合料胶浆高温性能影响研究

目前,还没有评价温拌阻燃沥青胶浆高温性能的统一试验方法和标准,本书借鉴国内外的研究情况,并考虑实际操作的简单性和可行性,采用长安大学研发的针入度仪。

1.针入度试验介绍

针入度试验来源于土壤力学,在德国称之为锥落试验。通过锥落试验可测定细粒、塑性淤泥土和陶土的剪切强度,这种方法也被用来研究沥青胶浆的剪切强度。在国内,在水泥混凝土路面接缝材料类型、技术要求、试验方法和施工方法的研究中采用25℃的锥落试验来测定填缝料的针入度,并用之评价填缝料在夏季高温季节阻止砂石等杂物侵入的性能。

2.仪器设备

仪器采用实验室常用的针入度仪,只是将针入度的长针换成了锥针,并加大了盛样皿的尺寸,具体如下。

(1)针入度仪。全自动数显针入度仪或普通针入度仪。

(2)锥针。锥针采用不锈钢加工而成,锥角30°±1°,具体尺寸如图5.3所示,实物如图5.4所示。

图5.3 锥针尺寸(单位:mm)

图5.4 锥针、盛样皿(单位:mm)

(3)盛样皿。由不锈钢加工而成,尺寸:直径70mm,深50mm。

(4)平底玻璃水浴。

(5)其他。温度计(精度0.1℃)、恒温控制水浴、电炉砝码等。

3.试验原理

试验利用土工试验中测定土的抗剪强度的原理,通过测定的沥青胶浆针入度的大小并计算沥青胶浆的抗剪强度来评价不同粉胶比沥青胶浆的高温性能。在同样的试验温度下,胶浆的针入度越小,其抗剪强度越大,则沥青胶浆的高温稳定性越好。抗剪强度采用以下公式进行计算。

式中 τ——抗剪强度,k Pa;

   Q——落锥加砝码总重,g;

   h——锥入深度,0.1mm;

   α——锥针的锥角,30°。(www.xing528.com)

沥青胶浆的抗剪强度由式(5.1)计算获得。

4.试验步骤

(1)原材料制备。严格按照相关规范规程准备沥青和矿粉等原材料,矿粉应按要求烘干备用,并测定其密度、吸水率,进行筛分试验。精确称取所需各种原材料质量,精确至0.1g。将沥青脱水后应立即加工沥青以避免多次加热造成沥青的老化。改性完成后应立即取样进行改性沥青指标试验,以评价沥青是否达到规范要求,不符合要求的沥青禁止使用。

(2)试件准备。称量制备好的温拌阻燃沥青并加热到(165±5)℃,根据粉胶比称取相应的烘干矿粉,缓慢加入沥青同时不间断进行搅拌,待矿粉完全加入后,继续恒温搅拌直至无白色斑点。

将事先准备好的试模平放在试验台或水平桌面上,用坩埚将玛脂缓慢注入试模,具体操作参照沥青的针入度试件准备过程。

(3)针入度试验。把盛有沥青胶浆的盛样皿放入设定温度(45℃)的恒温水浴箱内不少于90min。此时,准备好针入度仪,接通电源,称取锥针+砝码+滑杆的质量,精确至0.1g,以备计算胶浆抗剪强度时使用,并检查针入度仪时间控制器和滑杆与针入度仪相连接部位滑动情况,即按下滑杆控制器,检查滑动状况。同时将锥通过砝码下面的螺丝钉加以固定。

待胶浆温度达到规定温度时,取出后立即置于针入度仪的玻璃容器内,注意玻璃容器内的水温要控制在试验温度±0.1℃,并配置有温度计以监测玻璃容器中的温度。

将锥准确对准胶浆表面,试验时要注意侧向观测,使锥与玛脂表面准确接触,切忌锥针与玛脂表面产生虚假接触情况,导致影响试验结果的准确性。

对准后的针入度仪,使数字显示标尺和滑杆顶端接触并归零,立即按下滑杆启动装置,待锥稳定后,将数字显示标尺下移至滑杆处,读取并记录锥入深度(0.1mm)。重复上述步骤,测量其他点位,每个试件一般不少于5个锥入点。对于试验结果的重现性和离散性应满足沥青针入度试验规定的要求,见表5.2。

表5.2 针入度试验误差要求

5.针入度试验结果

试验采用1.3粉胶比,阻燃剂填量占沥青用量的4%、6%、8%、10%,制备温拌阻燃沥青胶浆,试验温度采用45℃,加载时间为5s。试验结果见表5.3,阻燃剂对胶浆高温性能的影响如图5.5所示。

表5.3 沥青针入度试验结果

续表

图5.5 阻燃剂对沥青胶浆高温性能的影响

从表5.3及图5.5中可以看出,随着阻燃剂掺量的增加,沥青胶浆的锥入逐渐减小,抗剪强度也随之增大。阻燃剂掺量4%、6%、8%、10%时的沥青胶浆抗剪强度分别为原沥青胶浆的1.2、1.3、1.5、1.7倍,这说明阻燃剂的掺入对沥青胶浆的高温性能有着改善作用。值得注意的是,抗剪强度随阻燃剂掺量变化的曲线中在6%处出现明显转折点,抗剪强度曲线在掺量大于6%后的斜率增大,这一方面表明阻燃剂改善作用随着阻燃剂掺量的增加有增强的趋势;另一方面也引起了我们对沥青胶浆低温性能的担忧,因为粉状无机物在增强沥青胶浆高温性能的同时势必会对低温性能产生不良影响,所以需要注意阻燃剂掺量大于6%后的低温性能变化规律。

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