掺盐沥青胶浆低温流变及粘附特性

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb20180882

摘要/Abstract

摘要：

为探究盐分对沥青胶浆低温流变及粘附特性的影响规律，采用盐颗粒以体积比1∶1替代矿粉的沥青胶浆制备方法，通过弯曲梁流变试验（BBR）研究不同掺盐沥青胶浆在30 d与120 d龄期下的低温流变特性，并构建相应的Burgers模型，分析盐分对沥青低温粘弹特性的影响；通过接触角试验，得出沥青表面能参数，评价不同沥青胶浆粘附特性；借助扫描电镜（SEM）和红外光谱（FTIR）手段，探究掺盐沥青胶浆微观作用机理。结果表明：相较于基质沥青，不同种类掺盐沥青胶浆随着龄期的增加，低温流变性能不断降低；经120 d龄期后，沥青接触角明显增大，掺盐沥青胶浆表面能降低，粘附性劣化；盐分颗粒溶析及其盐老化效应，是导致掺盐沥青胶浆性能劣化的主要诱因。

关键词: 道路工程, 盐分, 沥青胶浆, 低温流变特性, 接触角, 粘附特性, 盐老化效应

Abstract:

In order to explore the influence of salts on the low-temperature rheological properties and adhesion properties of asphalt mortars, preparation method of asphalt mortars with salt particles replacing mineral powder by volume ratio 1:1 and the bending beam rheological test (BBR) were used to study the effects of different salt-doped asphalt mortars on the low-temperature rheological properties at 30 d and 120 d test age. The corresponding Burgers model was built to analyze the effect of salinity on low temperature viscoelasticity of asphalt. Through the contact angle test, the surface energy parameters of asphalt were obtained, and the adhesion characteristics of different asphalt mortar were evaluated. Scanning electron microscopy (SEM) and infrared spectroscopy (FTIR) were used to explore the microscopic mechanism of salt-doped asphalt mortars. The results showed that compared with control asphalt, the rheological property of salt-doped asphalt mortars at low temperature decreases with the increase of age. At the age of 120d, the contact angles of asphalt increase obviously, the surface energy of salt-doped asphalt mortars decreases and its adhesion property degrades. The dissolution and crystallization process of salt particle and its salt aging effect are the main inducing factors of performance deterioration of salt-doped asphalt mortars.

Key words: road engineering, salt, asphalt mortar, low temperature rheological characteristic, contact angle, adhesion characteristic, salt aging effect

中图分类号:

U416.217

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图/表 11

表1

表2

表3

三种测试液体的表面自由能参数 mJ/m2 "

液体类型	$γ L$	$γ L d$	$γ L p$	$γ L +$	$γ L -$
蒸馏水	72.8	21.8	51.0	25.5	25.5
甘油	63.4	37.0	26.4	3.92	57.4
乙二醇	48.3	29.3	19.0	1.92	47.0

表3

图1

图2

表4

表5

表6

图3

图4

图5

参考文献 13

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指标		单位	技术要求	试验结果	试验方法
针入度	15 ℃, 100 g, 5 s	0.1 mm	－	43	T0604
	25 ℃, 100 g, 5 s		80~100	86
	30 ℃, 100 g, 5 s		－	160
软化点（R&B）		℃	≥44	47	T0606
延度（15 ℃，5 cm/min）		cm	≥100	>180	T0605
闪点		℃	≥260	304	T0611
溶解度		%	≥99.5	99.8	T0607
密度（15 ℃）		g/cm³	－	1.030	T0603
RTFOT (163 ℃,75 min)	质量变化	%	±0.8	0.15	T0610
	残留针入度比（25 ℃）	%	≥57	60.5	T0604
	残留延度（10 ℃）	cm	≥8	9.8	T0605

项目	单位	技术要求	试验结果	试验方法
表观密度	t/m³	≥2.50	2.730	T0352
含水量	%	≤1	0.429	T0103
粒度范围<0.6 mm	%	100	100	T0351
<0.15 mm	%	90~100	97.8	T0351
<0.075 mm	%	75~100	95.1	T0351
亲水系数	－	<1	0.313	T0353

测试温度（龄期）	胶浆类型	E ₁ /MPa	η ₁/(MPa·s)	E ₂/MPa	η ₂/(MPa·s)	λ/s	τ/s
-6 ℃（30 d）	Matrix	346.79	4 932.53	196.72	937.23	14.2	4.8
	LMF	782.53	12 554.31	290.73	2 474.54	16.0	8.5
	Na₂SO₄	730.59	12 834.00	275.46	2 418.66	17.6	8.8
	NaCl	714.15	13 042.15	287.76	2 589.70	18.3	9.0
-6 ℃（120 d）	LMF	912.99	17 624.22	342.42	3 097.03	19.3	9.0
	Na₂SO₄	768.39	15 581.16	318.66	2 793.52	20.3	8.8
	NaCl	834.14	16 737.97	332.88	3 088.20	20.1	9.3
-12 ℃（30 d）	Matrix	527.98	16 707.08	262.37	2 729.59	31.6	10.4
	LMF	1 550.60	49 238.56	1 037.81	8 772.50	31.8	8.5
	Na₂SO₄	1 266.20	63 975.90	741.95	9 754.37	50.5	13.1
	NaCl	1 300.75	59 138.70	801.74	9 313.78	45.5	11.6
-12 ℃（120 d）	LMF	1 560.36	72 375.70	835.49	9 732.53	46.4	11.6
	Na₂SO₄	1 253.03	48 445.35	775.89	8 272.98	38.7	10.7
	NaCl	1 415.10	73 947.00	923.02	11 223.95	52.3	12.2
-18 ℃（30 d）	Matrix	798.17	68 529.06	688.81	9 428.90	85.9	13.7
	LMF	2 091.98	234 840.90	2 209.36	34 816.08	112.3	15.8
	Na₂SO₄	1 767.52	206 386.83	1 954.40	29 102.74	116.8	14.9
	NaCl	1 712.29	208 508.50	1 826.30	27 738.74	121.8	15.2
-18 ℃（120 d）	LMF	2 075.84	268 028.20	2 359.68	35 919.30	129.1	15.2
	Na₂SO₄	1 981.75	241 741.30	2 131.77	32 158.26	122.0	15.1
	NaCl	2 307.47	316 521.10	2 684.66	43 237.83	137.2	16.1
-24 ℃（30 d）	Matrix	1 237.68	253 376.30	1 890.61	35 478.86	204.7	18.8
	LMF	2 775.28	748 004.60	5 281.96	100 295.60	269.5	19.0
	Na₂SO₄	2 600.22	678 850.88	5 183.93	94 999.29	261.1	18.3
	NaCl	2 739.30	702 196.10	5 317.11	95 446.77	256.3	18.0
-24 ℃（120 d）	LMF	2 680.40	797 835.35	6 048.74	93 376.07	297.7	15.4
	Na₂SO₄	2 473.14	569 291.42	4 193.03	83 594.54	230.2	19.9
	NaCl	2 961.77	923 043.40	6 426.94	129 106.5	311.7	20.1

测试温度（龄期）	基质沥青	LMF沥青胶浆	Na₂SO₄沥青胶浆	NaCl沥青胶浆
-6℃（30 d）	0.005 80 —	0.004 93	0.00513	0.00491
-6℃（120 d）	0.005 80 —	0.003 55	0.00425	0.00402
-12℃（30 d）	0.004 56	0.001 33	0.001 44	0.001 24
-12℃(120 d)	—	0.001 06	0.001 12	0.001 02
-18℃(30 d)	0.001 18	0.000 36	0.000 40	0.000 40
-18℃(120 d)	—	0.000 31	0.000 35	0.000 27
-24℃(30 d)	0.000 36	0.000 13	0.000 17	0.000 13
-24℃(120 d)	—	0.000 11	0.000 14	0.000 10

胶浆类型	蒸馏水		甘油		乙二醇
胶浆类型	均值/（°）	变异系数/%	均值/（°）	变异系数/%	均值/（°）	变异系数/%
Matrix	112.85	1.46	103.84	0.29	81.97	1.46
LMF30	117.64	1.22	105.72	0.35	82.58	1.41
LMF120	119.37	1.53	106.99	0.36	90.97	0.94
Na₂SO₄30	117.54	1.75	108.38	0.71	82.35	1.51
Na₂SO₄120	118.10	0.58	109.16	0.98	86.70	0.99
NaCl30	115.51	1.54	106.37	0.79	91.29	0.64
NaCl120	119.81	1.87	108.23	0.55	92.23	0.79