SBS复合多聚磷酸高粘改性沥青设计与性能研究

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20世纪九十年代初,国外开始了以多聚磷酸为代表的酸性沥青改性剂的研究和应用;自21世纪以来,多聚磷酸改性在国内逐渐成为一种重要的沥青改性手段,多聚磷酸改性沥青具有高温性能优良,粘度高等特点。本文主要研究具有高动力粘度,低施工粘度,高温抗车辙性能卓越,低温性能良好,存储稳定性优良的多聚磷酸复合SBS高粘改性沥青。
  首先,为了降低多聚磷酸复合SBS高粘沥青的施工粘度,本文引用了聚乙烯蜡,进行聚乙烯蜡、胶粉和SBS的三因素正交实验设计;在沥青常规指标,感温性,高低温性能,抗老化性能,存储稳定性优良的基础上,选择一种施工粘度≤2.5Pa.s的高粘沥青作为多聚磷酸复合改性的母体沥青。该母体高粘沥青(HVA-4)配方为外掺0.75%的聚乙烯蜡,5.5%的SBS,10%的40目胶粉,1%的交联剂,5%的芳烃油,3%的萜烯树脂。
  然后在制备HVA-4的基础上,制备两组不同多聚磷酸掺量(0.5%,1%)的多聚磷酸复合SBS高粘改性沥青(HVA-0.5%,HVA-1%),对HVA-4、HVA-0.5%、HVA-1%、国产HVA高粘沥青和日本TPS高粘改性沥青进行沥青性能对比。温度扫描和MSCR试验结果表明加入1%的多聚磷酸能够提高高粘沥青一个高温等级和模量等级;HVA-0.5%的PG分级为88℃,88℃时它属于极高模量等级,国产HVA与TPS高粘沥青属于很高模量等级。离析试验结果表明,HVA-0.5%离析后相比离析前的不可恢复蠕变柔量Jnr3.2提高了12.668%,相比国产HVA的 Jnr3.2低2.7%,相比TPS高出2.1%;可恢复比例R3.2降低了10.153%,相比国产HVA的 Jnr3.2低7.4%,相比TPS高出4.3%;结合Jnr3.2 与R3.2变化,可以得出结论:HVA-0.5%储存稳定性与TPS相近而优于国产HVA。通过设计的零剪切温度拟合的粘温曲线确定的最佳拌合温度180℃,压实温度172℃,相比普通高粘沥青温度低了10℃左右。试验结果表明多聚磷酸掺量0.5%时沥青综合性能最佳,其中60℃动力粘度>120000Pa.s,135℃旋转粘度仅2.87Pa.s。
  最后,使用HVA-0.5%,国产HVA,TPS制备三种OGFC-13混合料及进行路用性能试验。路用性能试验结果表明,自制高粘沥青混合料动稳定度高达8536次/mm,相比TPS和国产HVA制备的OGFC-13分别高出1300次/mm与1800次/mm;低温弯曲试验结果显示HVA-0.5%的弯曲劲度模量最低,抵抗剪切变形的能力最好;HVA-0.5%,TPS,国产 HVA制备的三种 OGFC-13 的浸水飞散损失分别为 13.6%, 18.7%, 19.3%;HVA-0.5%,TPS,国产HVA制备的三种OGFC-13的一次冻融试验后未冻融劈裂强度与劈裂强度的比分别为82.14%,87.27%,80.95%;结果表明自制高粘沥青混合料的浸水飞散损失最小,而在冻融条件下自制高粘沥青水稳定性比TPS略有不足而优于国产HVA。
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