上一篇已经清楚地阐述了沥青混合料抗光老化性能改善试验的前提,本篇继续由正航仪器为您叙述:
1、纳米TiO2改性沥青性能研究
对沥青三大指标的影响分析本文选用滨州产A 级70 号道路石油沥青作为基质沥青,上海产纳米TiO2作为紫外线吸收剂,基质沥青和改性沥青的各项技术指标试验依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》( JTG E20 -2011) 。
纳米随着温度上升,沥青的针入度值随之增大,粘度降低,与基质沥青的变化规律相一致。另外,TiO2的掺入对沥青针入度和软化点的影响不大,表明纳米颗粒与沥青作用不仅存在简单的物理吸附作用,可能还存在比较复杂的化学作用。
TiO2的掺入使沥青15 ℃ 延度下降很明显,但掺量1%以后,随掺量的增加延度略有回升。5 ℃时改性沥青的延度先减小后增加,当掺量达到5% 时,改性沥青的延度超过基质沥青,表明纳米TiO2的对沥青的低温抗裂性能有一定改善。
强紫外线照射后沥青发生化学反应,促使氧化速率加快,使沥青中羟基、羰基和羧基团形成更大的分子,轻质油分不断挥发,使沥青变硬变脆,导致沥青针入度降低。紫外线照射2 h后,基质沥青的针入度降低不多,5h 照射后基质沥青的针入度降至38( 0. 1 mm) ,比照射前降低45%,而TiO2改性沥青的针入度随着掺量的增加而增大,5 h 照射后,5% TiO2改性沥青针入度比基质沥青提高了37%,这说明金红石型纳米TiO2的折射率很高,对紫外线具有良好的屏蔽功能。软化点反映沥青的温度敏感度,同时也反映了沥青的粘度,软化点越高,则其等粘温度越高,温度稳定性越好。由图2 可知: 紫外线照射2 h 后,基质沥青的软化点升高较大,TiO2改性沥青随掺量的增加,软化点逐渐增大,5h 照射后,3% TiO2改性沥青的软化点比基质沥青提高5%,达到55.3 ℃,说明纳米TiO2的加入对紫外线具有强吸收作用,对沥青的高温稳定性能有利。
由图3 可知: 基质沥青5 ℃延度随着光照时间的增加降低较大,5 h 照射后延度比照射前减小24%,2 h 紫外线照射后,TiO2改性沥青的5 ℃延度比照射前还高,3%掺量改性沥青的延度比照射前提高了58%,5h 紫外线照射后的延度是5. 67 cm,比基质沥青光照前的数值还大,所以TiO2的掺入对沥青的低温抗裂性能有很大的提高。
2、纳米TiO2
改性沥青抗热老化性能分析对于改性沥青旋转式薄膜加热试验能保持改性剂在沥青结合料中处于搅动的状态,避免改性剂的离析,接近老化实际情况,所以本试验采用旋转薄膜加热试验,来模拟改性沥青短期老化性能。
经过旋转薄膜烘箱老化后基质沥青和改性沥青的针入度都减小,说明RTFOT 后沥青中沥青质的含量升高,使沥青变硬变脆,沥青质和胶质等重质成分使针入度变小; 但通过残留针入度比可以看出,经过纳米TiO2改性的沥青其残留针入度比远远大于基质沥青,而且当纳米TiO2掺量为3%时,出现小峰值达到81.2%,比基质沥青升高15%,所以纳米TiO2的掺入对沥青的高温稳定性有所改善。
由于老化试验过程中,高温使轻质油分不断挥发,沥青变硬变脆,使得基质沥青和改性沥青的延度都降低很多; 但纳米TiO2的加入对沥青的抗低温性能有所改善,特别是当纳米TiO2含量达到3% 时,5 ℃的沥青延度为1.78 cm,比基质沥青低温延度提高27%。旋转薄膜烘箱老化前5%含量改性沥青与基质沥青相比,15 ℃延度降低了55%,但老化后5%改性沥青比基质沥青15 ℃延度只降低10.8%,所以可以看出: TiO2的加入对沥青的短期老化性能有一定改善,尤其是低温性能效果更佳。
二氧化钛改性沥青混合料水稳性能研究本文通对基质沥青、1%、3%、5% 掺量的TiO2改性沥青混合料进行浸水马歇尔试验,研究二氧化钛对沥青混合料的水稳性能影响。由表2 可以看出: 对于浸水48 h 的马歇尔试件,随着TiO2掺量的增加,稳定度逐渐增大,当TiO2掺量达到5%时稳定度达到10.76 kN,比基质沥青提高26%,随着二氧化钛的增加,沥青混合料试件残留稳定度MS0有很大提高,TiO2含量为3%时,残留稳定度达到89. 92%,比基质沥提高8%,说明二氧化钛对沥青混合料的水稳定性有明显改善,但掺量为5%时,残留稳定度减少为89. 15%,说明二氧化钛的含量有一个理想值。http://www.zhushanzz.com