導航：安全管理網>> 安全論文>> 化工安全論文>>正文

多功能瀝青改性劑的作用機理及路用性能評價

文檔作者：陳亞雄1 陳國平2 陸慰慰文檔來源： 1.浙江致欣檢測技術有限公司 2.長興縣公路工程有限責任公司 3.長興恒通公路工程檢測有限公司		更新日期： 2026年05月11日	點擊數：
下載地址：點擊這里	文件大小： 592.90 KB 共6頁	文檔格式： PDF	下載點數： 1 點（VIP免費）

全屏查看

內容預覽 [文件共6頁]

本文件共6頁，如需編輯使用，請下載。

注：預覽效果可能會出現部分文字亂碼（如口口口）、內容顯示不全等問題，下載是正常的。

	文件大小：592.90 KB 共6頁文件格式：PDF 下載點數：1 點（VIP會員免費）

上一篇：化工生產中電氣設備的防爆技術與安全維護

文本預覽

僅提取頁面文字內容，供快速閱讀使用。

2021年8月
石油瀝青 PETROLEUM ASPHALT
第35卷第4期
多功能瀝青改性劑的作用機理及路用性能評價
陳亞雄1 ,陳國平2 ,陸慰慰
(1.浙江致欣檢測技術有限公司，嘉興314003； 2.長興縣公路工程有限責任公司，長興313100；
3.長興恒通公路工程檢測有限公司，長興313100)
摘要：為解決瀝青路面在高溫多雨、車輛重載的環境條件下，易產生早期水損害和車轍 病害等問題，引入了一種改善瀝青D路面的抗水損、抗車轍性能以及提高施工和易性的多功 能改性劑。采用SEM和DSC微觀方法以及黏溫曲線對多功能瀝青改性劑的作用機理進行分 析，通過馬歇爾試驗、車轍試驗及凍融劈裂試驗對多功能改性瀝青混合料的高溫穩定性及水 穩定性進行了評價，并與SBS改性瀝青混合料進行路用性能試驗比較。研究表明：多功能改 性劑由于分子鏈較短，密度較大，更能均勻分散于瀝青中，且與瀝青形成整體性網絡結構， 顯著改善了瀝青混合料的高溫穩定性能和水穩定性能，從而提高復雜環境下瀝青路面的使用 壽命和服役水平。
關鍵詞：多功能改性劑抗車轍抗水損
針對我國東南部地區常年雨水充沛、夏季濕 熱多雨的氣候環境，加上交通流量大、車輛重載 等多重因素影響下，瀝青路面的早期病害主要表 現為高溫車轍和水損害，上面層以水損害和車轍 綜合發展的病害為主，中面層以高溫車轍病害為 主。在路面的新建和養護維修過程中，常規熱拌 AC級配瀝青混合料難以滿足高溫多雨及重載的 道路使用要求，SMA瀝青路面的造價較高難以 廣泛應用，采用改性瀝青對瀝青混合料的路用性 能進行改善成為提高路面材料性能的主要方法之 一，但是國內目前的改性劑一般只針對改善單一 的路用性能，缺乏綜合改善路用性能的技術支 撐，導致瀝青路面“早期車轍”和“長期水損 害”等病害頻頻出現⑴。
為解決以上問題，本試驗引入了一種多功能 瀝青改性劑，在保持基質瀝青原有的低黏特性基 層上，提高改性瀝青PG等級，通過改善集料抗 剝落性，提高瀝青與集料的黏附性等級，從而達 到改善瀝青栓路面的抗車轍、抗水損性能，提高 施工和易性的目的。
1原材料及瀝青混合料制備
1.1原材料選用
瀝青選用中石化A-70號道路石油基質瀝
施工和易性SBS改性比較
青，粗集料與細集料采用玄武巖，礦粉采用石灰 巖礦粉，其性能指標滿足JTGF40—2004《公路 瀝青路面施工技術規范》⑵要求。多功能瀝青改 性劑是一種由高分子聚乙烯、炭黑、油以及石油 樹脂按照一定的比例融合而成的顆粒狀路面改性 材料，試驗中所使用的多功能瀝青改性劑為成品 材料。SBS改性劑采用中石化巴陵公司為生產的 YH-791型苯乙烯類熱塑性彈性體材料。為對 改性前后的瀝青基本性能進行比較，以基質瀝青 為母液，分別添加多功能改性劑和SBS改性劑， 摻量均為瀝青質量的6%，合成多功能改性瀝青 和SBS改性瀝青，分別測定A -70號基質瀝青、 多功能改性瀝青、SBS改性瀝青的三大基本指 標，試驗結果如表1所示。
收稿日期：2021 -03 -21。
作者簡介：陳亞雄( 1990.08—)，男，碩士研究生，工程 師。研究方向：道路工程。郵箱：651152159D qq.com
表1瀝青三大指標測試結果比較
試驗項目 基質瀝青
多功能 改性瀝青
SBS
改性瀝青
針入度（25 5）/（10-' mm） 74
63
68
軟化點/5 47. 0
68.4
57.3
延度（5 5）/cm 54.5
23.6
34.3
48 石 油 瀝 青2021年第35卷
在基質瀝青中加入多功能改性劑和SBS改
性劑后，兩種改性瀝青的針入度和延度都有所降
低，同時軟化點有所提高。但是在相同摻量條件
下，多功能改性瀝青的針入度降低幅度和軟化點
升高幅度大于SBS改性瀝青。說明多功能改性
劑的加入，能夠增加瀝青的硬度，具有增強瀝青
高溫性能的作用。
1.2改性瀝青混合料的制備
礦料合成級配符合JTG F40—2004中AC -
13C級配要求，級配曲線如下圖1所示。采用常
規的馬歇爾設計法，確定熱拌混合料的最佳油石
比為5. 02%。試驗中多功能改性劑和SBS改性
劑的添加量均為瀝青質量的6%，SBS改性劑采
用濕法添加，多功能改性劑采用干法添加。多功
能改性瀝青混合料的拌和方法為：
（1） 將配好的各檔集料放置烘箱加熱至為
1605,全部倒入拌和鍋內；
（2） 將稱重好的多功能改性劑加入拌和鍋
內，干拌90 s；
（3） 將瀝青放置烘箱加熱至145 5后，將
稱量好的瀝青加入拌和鍋內，拌和90s；
（4） 將稱量好的礦粉加入到拌和鍋內，拌
和90 s，拌和溫度為150 5。
純試譽$冷卄齊
篩孔尺寸/mm
圖1礦料合成級配曲線
2多功能改性劑的作用機理分析
2.1多功能改性劑的熱能分析
差示量熱掃描分析法（DSC）是在程序控制
溫度下，測量樣品和參比樣的熱流差隨溫度
3時間）變化對比曲線，從而得到樣品的熔融、
結晶溫度及其熱效應等數值。為對多功能改性劑
材料進行熱能分析，采用儀器TA DSCQ2000進
行DSC檢測，測試溫度范圍為20 -200 5,升
溫速率為10 5/min,氛圍氣體選擇氮氣，測試
結果見圖2所示。
2
0 耳 12B1SX
_iq| .
20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
溫度/t
圖2多功能瀝青改性劑差示量熱掃描結果
由圖2可知，DSC曲線在131.80 5出現了
一個大的熔融吸熱峰，多功能改性劑的結晶結構
由折疊鏈向伸直鏈轉化，此時多功能改性劑由晶
態轉變為非晶態，即多功能改性劑在此溫度下達
到熔點受熱熔化，即熔點為131.80 5,其熔融
焙為211.5 J/g。結晶放熱溫度出現在128. 25
5，即凝固點為128.25 5,此時多功能改性劑
由非晶態轉變為晶態。
ATJ
根據結晶度計算公式蜀春,其中蜀為
結晶聚合物的結晶度（％）, 為結晶聚合物
的熔融焙（J/g）, 為完全結晶聚合物的熔融
焙（J/g）。已知完全結晶時聚乙烯的熔融焙為
243.8 J/g°T,可計算出多功能改性劑結晶度
為86. 8% ,而一般低密度聚乙烯結晶度約為
40% ,說明多功能改性劑材料的主要成分為高密
度聚乙烯。高密度聚乙烯材料具有高硬度、高拉
伸強度和蠕變性好的特點，將多功能改性劑加入
瀝青材料中有助于提高材料的強度和抗變形能
力。
2. 2多功能改性瀝青的SEM微觀分析
將約500 g基質瀝青放入烘箱中在145 5條
件下加熱4 h,取出瀝青，加入多功能改性劑,
摻量為瀝青質量的6%,用玻璃棒進行均勻攪
拌，待瀝青凝固后，取出少許樣品，固定于載玻
片上，在65 5水浴下用四氫咲喃刻蝕6 h左右,
取出試件，干燥后進行噴金處理，然后對試樣采
用儀器FEI Nova Nano SEM 450進行SEM掃描,
掃描結果見圖3。
第4期陳亞雄.多功能瀝青改性劑的作用機理及路用性能評價49
(a)放大倍數2 500
(b)放大倍數10 000
(c)放大倍數25 000
圖3多功能改性瀝青微觀掃描圖
性劑內部分子與瀝青相互交聯成連續相，形成網
絡結構，這種網狀結構可以很大程度地提高瀝青
混合料的強度和穩定性切。另外，圖3 (b)和
圖3 (c)中的白色結構為多功能改性劑中聚乙
烯粒子，可看出其分子鏈比較短，密度較大，這
樣的分子結構活動能力比較強，其運動所產生的
分子相對位移也較大，瀝青宏觀表現出來的流動
性較好，黏度較低，有利于提高瀝青混合料的和
易性。
2.3多功能改性瀝青的黏溫曲線
試驗儀器采用WSY-016瀝青布氏旋轉黏度
測定儀，根據JTG E20—2011《公路工程瀝青及
瀝青混合試驗規程》兇中T 0625瀝青旋轉黏度試
驗方法，分別測定基質瀝青和摻量為6%的多功
能改性瀝青在 85 °C、110 °C、115 °C、130 °C、
145 5及160 5溫度下的表觀黏度，并以溫度為
橫坐標，表觀黏度為縱坐標，繪制基質瀝青與多
功能改性瀝青黏溫曲線，反映瀝青在不同溫度環
境中其內部分子的流動性，并對基質瀝青和多功
能改性瀝青的表觀黏度進行對比分析，黏溫曲線
如圖4所示。
圖4不同溫度下的瀝青黏度變化曲線
從圖3 (a)可看出多功能改性劑經加熱熔
融于瀝青后冷卻結晶，由原來的疏松顆粒結構凝
結析出微絲狀連接成的晶片，以此轉變為晶狀致
密結構，并形成類似于海島狀的結構［5-6\對此
“海島”結構繼續放大至10 000倍，如圖3 (b)
所示，多功能改性劑中聚乙烯粒子在分解熔融過
程中吸附瀝青中結構類似的飽和組分，并溶解在
飽和組分中，均勻地分散于瀝青溶液中，與瀝青
形成一個穩定且不離析的整體。再次局部放大至
25 000倍，如圖3 (c)所示，可看到多功能改
從黏溫曲線圖4中可以看出，在溫度低于
115 5條件下，多功能改性瀝青表觀黏度大于普
通基質瀝青，說明多功能改性瀝青具有低溫高黏
度的作用。多功能改性瀝青黏度明顯轉變的溫度
轉折點在115-130 5之間，當瀝青內部溫度大
于此轉折點時，多功能改性劑才能在高于其熔點
的瀝青中發揮溶解、吸附、降黏作用 。因
為當多功能改性劑對瀝青進行改性時，多功能改
性劑中的非極性飽和碳鏈結構經高溫相變后，吸
附了高溫瀝青中部分輕質組分，與其對瀝青中的
50
石 油 瀝 青
2021年第35卷
膠質和瀝青質協同潤滑并均勻分散，其內部組分 在瀝青中起到了一定的潤滑作用，增強了瀝青的 流動性，使得瀝青的高溫黏度降低皿］。通常情 況下，瀝青膠結料的高溫黏度愈低，瀝青混合料 在拌和及壓實過程中所受的黏滯阻力愈小，愈容 易拌和及壓實氏］，所以多功能改性劑也充當了 混合料液相的一部分，在相對較低的溫度下更容 易拌和及壓實，從而降低了施工溫度要求，改善 了施工和易性。
3改性瀝青混合料路用性能評價
3.1抗荷載變形能力
根據JTG E20—2011中瀝青混合料馬歇爾穩 定度試驗方法，成型多功能改性瀝青混合料和 SBS改性瀝青混合料的馬歇爾試件，分別測定其 穩定度和流值，試驗結果如表2所示。
表2穩定度和流值測試結果
試驗項目 多功能改性瀝青混合料SBS改性瀝青混合料
穩定度/kN 12.77 10.04
流值/mm 2.6 3. 1
由表2可知，相比SBS改性瀝青混合料承受 荷載的穩定性，多功能改性瀝青混合料的穩定度 更大，流值更小。根據材料溶解度理論和膠體理 論⑴-多功能改性劑與瀝青共混時，由于密度 接近，相容性良好，即溶解度參數差異較小，且 多功能改性劑的熔點為131. 80 5，低于普通熱 拌瀝青混合料拌和和碾壓溫度，故多功能改性劑 與瀝青具有較好的相容性。在瀝青混合料的拌和 過程中，多功能改性劑以不同的分子量大小填充 了骨料間不同粒徑之間的空隙，有效地降低了瀝 青混合料的空隙率「⑷，并以網狀結構裹附于集 料表面，提高了瀝青的黏聚性，承擔荷載的能力 更強，網絡骨架結構也有利于提高混合料的抗變 形能力。
3.2水穩定性能
采用JTG E20—2011中瀝青混合料浸水馬歇 爾試驗和凍融劈裂試驗方法，測定試件浸水前后 的殘留穩定度比與經凍融循環前后劈裂破壞的強 度比，來評價多功能改性瀝青混合料的水穩定性 能，并與SBS改性瀝青混合料作對比，試驗結 果如圖5所示。
□多功能改性瀝青混合料 o SBS改性瀝音混合料
9131
92
?9.22
88
K.D
：：：：
84
80
'A
BIT
殘留穩定度比
凍融劈裂強度比
圖5殘留穩定度比與凍融劈裂強度比試驗結果
對比多功能改性瀝青混合料與SBS改性瀝 青混合料作的水穩定性可以發現，前者的抗水損 害性能更強。由于多功能改性劑的顆粒粒徑比 SBS改性劑小，在體積一定的條件下，改性劑顆 粒的減小，增加了瀝青-礦料的作用面積，增強 了瀝青與集料之間的黏附性，同時當多功能改性 劑對瀝青進行改性后，形成的網絡骨架結構的整 體性更強，且空隙率較小，水進入會比較困難， 不會輕易在荷載作用下產生較大的毛細壓力］， 這樣不僅隔斷了水分向瀝青與集料作用界面的滲 入，而且提高了瀝青混合料對動水壓力作用的承 受能力，從而很大程度地提高了瀝青混合料的抗 水損害能力。使得多功能改性劑更能發揮其增加 結構瀝青的作用，從而使得多功能改性瀝青混合 料的抗水損性能優于SBS改性瀝青混合料的抗 水損害性能。
3.
3高溫穩定性
采用 JTG E20—2011 中 T 0719—2011 瀝青 混合料車轍試驗來測試多功能改性瀝青混合料的 高溫穩定性能，通過車轍試驗模擬瀝青路面在車 輪的反復作用下產生車轍的情況，檢測試塊的變 形與時間或車輪通過次數之間的關系，計算動穩 定度來評價多功能改性瀝青混合料的高溫抗車轍 能力。對多功能改性瀝青混合料、SBS改性瀝青 瀝青混合料和普通熱拌瀝青混合料進行車轍試驗 對比，試驗結果如圖6所示。
通過圖6對比試驗數據可知，多功能改性瀝 青混合料動穩定度達到11 887次/mm以上，高 溫抗車轍性能明顯高于SBS改性瀝青混合料和 未添加改性劑的普通熱拌瀝青混合料。因為多功 能改性劑顆粒與瀝青具有極強的相容性，多功能 改性劑加入瀝青后，可以提高瀝青混合料的黏聚
第4期陳亞雄.多功能瀝青改性劑的作用機理及路用性能評價51
力，且凝固后呈粒徑小于礦粉的固體微粒狀，提
高了瀝青分散的均勻性少]，增加了瀝青-礦料
的接觸面積，大幅度提高了混合料中礦料的比表
面積，從而增強了瀝青與礦料的黏附性。并且多
功能改性劑是一種高密度聚乙烯顆粒材料，改性
后的瀝青分子量大幅提高，可以更好的吸附瀝青
輕質組分，形成網絡結構，束縛瀝青分子流
，使瀝青膠結料黏聚力提高。因此，多功
能改性劑對瀝青進行改性后，導致其稠度提高,
提升了黏結力，進而提高了結構瀝青占瀝青總量
的比重，使更多的分散顆粒如細集料、礦粉等由
結構瀝青黏結起來，提高了瀝青混合料的整體穩
定性。
4結論
(1) 通過DSC熱能分析發現，多功能改性
劑主要成分為高密度聚乙烯，具有高硬度、高拉
伸強度和蠕變性好的特點。
(2) 從SEM微觀角度，發現多功能改性劑
分子鏈比較短，密度大，瀝青宏觀表現出來的流
性較好，黏度較低。說明多功能改性劑與瀝青
的相容性強，可以均勻地熔融于瀝青中，形成整
體性網絡結構，增強了瀝青混合料強度和穩定
性。
(3) 多功能改性劑對瀝青進行改性后，增
加了瀝青硬度，增加了低溫黏度提高了混合料抗
變形能力；且降低了瀝青高溫黏度，有利于提高
瀝青混合料的施工和易性。
(4) 通過馬歇爾試驗表明，多功能改性劑
可顯著增強瀝青混合料的強度和抗變形能力。
(5) 通過與SBS改性瀝青混合料的試驗比
較，多功能改性瀝青混合料動穩定度、水穩定性
優于SBS改性瀝青混合料，表現出良好的高溫
抗車轍性能和抗水損性能。
參考文獻
[I] 鄭曉光，楊群，呂偉民&amp;amp;瀝青路面水損害的病害
特征與機理分析[J] &amp;amp;中南公路工程，2006,
(02) : 96 -98 +123&amp;amp;
[2 ] JTG F40—2004,公路瀝青路面施工技術規范
[S] &amp;amp;北京：中華人民共和國交通部，2004&amp;amp;
[3] 孫培.Honeywell Titan TM聚合物改性瀝青混合料
性能對比研究[D] &amp;amp;西安：長安大學，2012&amp;amp;
[4] 胥亮&amp;amp; Honeywell Titan TM 7205聚合物改性瀝青混
合料施工工藝研究[D] &amp;amp;西安：長安大學，
2012&amp;amp;
[5] 連桂香.改性瀝青改性機理的初步探討[J] &amp;amp;青
海交通科技，2004, (04) : 30 - 32&amp;amp;
[6] 郭楊成.SBS/Honeywell Titan (TM)復合改性瀝青
路用性能研究[D] &amp;amp;西安：長安大學，2012&amp;amp;
[7] H. A. Barnes, J&amp;amp; F&amp;amp; Hutton and K. Walters. An Introduction
to Rheology. Else vies, ISBN 0 - 444 -
87469 - 0, 1989&amp;amp;
[8] JTG E20—2011,公路工程瀝青及瀝青混合試驗規
程[S] &amp;amp;北京：中華人民共和國交通運輸部，
2011&amp;amp;
[9] 尹艷平，陳華鑫，宋莉芳，等.SBS/HON復合改
性瀝青流變性能[J] &amp;amp;北京工業大學學報，
2017, 43 (9) : 1405 - 1409&amp;amp;
[10] 宋小金，樊亮，林江濤，等.Honeywell溫拌劑在
SMA瀝青混合料中的添加方法及性能研究&amp;amp;湖南
大學學報(自然科學版),2017, 44 (6) : 75 -
80&amp;amp;
[II] 李秀君，原健安，戴經梁&amp;amp;瀝青針入度與流變特
性關系[J] &amp;amp;長安大學學報(自然科學版)，
2003, 23 (2) : 17 -21&amp;amp;
[12] 胥亮&amp;amp; Honeywell Titan TM 7205聚合物改性瀝青混
合料施工工藝研究[D] &amp;amp;西安：長安大學，
2012&amp;amp;
[13] 連桂香.改性瀝青改性機理的初步探討[J] &amp;amp;青
海交通科技，2004, (04) : 30-32&amp;amp;
[14] Quirk RP, Alemaio MAA&amp;amp; Physical Contantr of Polyethylene.
In: Brandrup J, Immergut EH, Editors.
Polymer Handbook&amp;amp; New York: Wiley； 1989. p&amp;amp; f/
19&amp;amp;
[15] 鄭曉光，楊群，呂偉民&amp;amp;瀝青路面水損害的病害
特征與機理分析[J] &amp;amp;中南公路工程，2006,
52
石 油 瀝 青
2021年第35卷
(02) : 96 -98 +123. [17]尹艷平，陳華鑫，宋莉芳，等.SBS/HO N復合改
[16]
林方虎.瀝青混合料高溫抗車轍性能試驗研究 性瀝青流變性能[J] . 5京工業大學學報，2017,
[J].中外公路，2007, (02) : 138 - 140. 43 (9) : 1405 - 1409.
Action Mechanism and Road Performanee Evaluation of Multifunctional Asphalt Modifier
CHEN Yaxiong1, CHEN Guoping?, LU Weiwei3
(1. Zhejiang Zhixin Testing Technology Co. , Ltd. , Jiaxing 314003;
2.
Changing County Highway Engineering Co. , Ltd. , Changing 313100;
3.
ChangxingHengtong Highway Enginering Inspection Co. , Ltd. , Changxing 313100)
Abstract: In order to solve the problems of early water damage and rutting on the asphalt pavement under the environmentat conditions of high temperaturo and rain and hevy vehicte load, a newmultifunctionat modifier is introduced to improve the ante 一 water damage, rutting resistance and workability of asphalt concrete pavement. Analyze the action mechanism of ihe multifunctional asphalt modifier by SEM and DSC microscopic methods and viscosity 一 tempeature。口閃儲. Thoough Marshal Test, futting test and freeze 一 thaw splitting test, the high tmperature stability and wdtr stability aro evvluated. These performanosaretest and compared with the road performances of SBS modified asphalt mixture. Studies have shown that the multifunctiondl modifier con be moro uniformly dipersed in the asphalt due te its shorter molcular chain and higher density, and forms an inteerat network structure with the asphatt, which signincentty the high 一 tempeature
stability and water stability oO the asphatt mixturo, so as te improve the service tife and service IsC of asphatt pavement in complex environment.
Keywords: multifunctionat modifia; dnti - rutting ； antl 一 water damdge; workability; compared with SBS modification
.......................................................................................................................................................................................
更正
2021年第3期《道路石油瀝青針入度與溫度的關聯優化及其數學模型的建立》(作者：張小英、 徐傳杰、楊亞龍、張強)一文中表2、3、4中公式有誤，特此更正。
表2針入度的對數與t , IgT擬合方程及參數
擬合方程通式
擬合方程通式
樣品編號
y = O-i xd1-t
( T) = 0甜-IgT XlgT + IgT
1肆-1 0肆 t 廠環-
-t 1踏-IgT 0如-]gT ri - IgT
表3針入度雙對數與攝氏溫度、
絕對溫度的對數之間擬合方程及參數
擬合方程通式
擬合方程通式
樣品編號
lglgP (y = 0
IglgP ( T) = 0喻一]gTUlgT + %喻 ]gT
-t 環-IgT 環-]事 ilgp-lgT
表4針入度對數與t, IgT擬合方程的斜率和截距之間的擬合方程及參數
擬合方程
ta + bx 1澎7
0澎-IgT = a + b X B^-> lgT

網友評論 more

化工安全論文最新內容

05-11