强渗透性沥青路面养护剂的制备及性能研究.pdf
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1、合成材料老化与应用2023 年第 52 卷第 3 期53强渗透性沥青路面养护剂的制备及性能研究冯雷雷1,田普团2,胥海滨2(1 杨凌职业技术学院药物与化工学院,陕西咸阳 712100;2 陕西宝利沥青有限公司,陕西咸阳 712100)摘要:随着公路养护里程不断增加,沥青路面预养护雾封层技术在沥青路面养护中的应用越来越广泛。文章针对雾封层技术特性,以自制的乳化沥青为基料,制备出一种强渗透性沥青路面养护剂。通过正交实验及单因素分析得出,在稀释剂掺量4%、改性剂掺量16%、渗透剂掺量2%时,制备出养护剂的渗透性能最佳。同时黏度和粘附性试验结果显示,其标准黏度 C25,3=16s,粘附性良好,说明使用
2、该养护剂时消耗不会过大,能满足车轮的磨耗和水损害等的要求。进一步通过路用性能测试,使用该养护剂雾封层施工后渗水系数降低 86.65%,抗滑摆值和构造深度有所下降,但均满足技术要求,养护后路面构造深度均匀,提高了行驶安全性;取芯试验的平均渗透深度达 7.02mm,属于最高等级等级渗透性雾封层材料。关键词:沥青路面;养护剂;渗透性;雾封层;路用性能中图分类号:U 418Preparation and Properties of Strong Permeable Asphalt Pavement Maintenance AgentFENG Lei-lei1,TIAN Pu-tuan2,XU Hai-
3、bin2(1 School of Pharmacy and Chemical Engineering,Yangling Vocational and Technical College,Xianyang 712100,Shaanxi,China;2 Shaanxi Baoli Asphalt Co.,Ltd.,Xianyang 712100,Shaanxi,China)Abstract:With the continuous increase of highway maintenance mileage,the application of pre curing fog seal techno
4、logy in asphalt pavement maintenance is more and more extensive.According to the technical characteristics of fog seal coat,a strong permeability asphalt pavement curing agent was prepared with self-made emulsifi ed asphalt as the base material.Through orthogonal experiments and single factor analys
5、is,it is concluded that when the content of diluent is 4%,the content of modifi er is 16%,and the content of penetrant is 2%,the penetration performance of the curing agent is the best.The viscosity and adhesion test results show that its standard viscosity C25,3=16s,the adhesion is good,indicating
6、that the consumption of the curing agent will not be too large,and it can meet the requirements of wheel wear and water damage.Further through the road performance test,the water seepage coeffi cient decreased by 86.65%after the construction of the curing agent mist seal layer,the anti-slip swing va
7、lue and the structure depth decreased,but all met the technical requirements,and the road surface structure depth was uniform after maintenance,which improved driving safety.The average penetration depth of the coring experiment is 7.02mm,which belongs to the highest grade I permeable fog seal mater
8、ial.Key words:asphalt pavement;curing compound;permeability;fog seal;road performance作者简介:冯雷雷,硕士,副教授,主要从事石油沥青乳液、道路新型养护剂材料、废水处理的研究。2021 年末全国公路总里程 528.07 万公里,公路养护里程 525.16 万公里,占公路总里程比重为 99.4%1。沥青路面在公路面中占主导地位,随交通负荷的不断增长,沥青路面过早出现各种质量问题,养护越来越受到重视。沥青路面预养护雾封层技术是一种最有效的措施,其施工工艺简单、成本低廉,成为研究热点。何永泰等2从预防性养护雾封层的规
9、范、性能、应用范围和经济性提出了未来预防性养护雾封层的研究和发展方向。雾封层技术使用一种特殊的沥青路面养护材料,通过微小孔隙能渗透到路面结构中,还原老化沥青,同时新、老沥青结合成一个稳定的整体,它们保持着对温度相同的变化率,紧密结合在一起3。因此,沥青路面养护材料特别是其渗透性,是制约雾封层技术发展的关键。李卫民等4还指出新型雾封层材料具有良好的再生功能,其不仅具有表面密水性,还可对旧路面的老化沥青层进行部分再生。由于国外专用养护材料价格昂贵,国内已开发出一些专用养护材料,如雷诺峰5、HAP 防护剂6等,但针对专用材料的渗透机理、渗透性能及影响因素的研究几乎空白,现有雾封层技术的研究主要集中在
10、改进配合比设计方法或引入新型材料达到改善路用性能的目的2。基于此,文章在本人前期研究成果7的基础上,针对雾封层技术特性,研发一种强渗透沥青路面专用养护剂,重点对其渗透性能及影响因素进行实验研究,并按照雾封层的施工技术规范检测养护剂的路用性能,为沥青路面预防性养护的技术发展提供理论和技术借鉴。1 实验54冯雷雷 等 强渗透性沥青路面养护剂的制备及性能研究1.1 原材料乳化沥青:自制 CSS-1h 型高性能乳化沥青,阳离子型。喷洒用,为便于施工要求乳液的粒度更细,采用0.6mm 的筛孔检测筛上剩余量。稀释剂:汽油、煤油和柴油复合物,复合比例 1:1:1。改性剂:SBR 胶乳,阳离子型,乳白色液体,
11、密度0.980.99,固含量 40%。渗透剂:STJ-2 型,具有湿润作用,能降低液体表面张力,增强液体在固体中的渗透性。水:饮用水标准,不含不溶性杂质,pH 值控制在68,且水和乳化沥青须具有相容性,不相容的水可用0.5%1.0%所用乳化沥青同样的乳化剂进行处理。添加剂:成膜剂、稳定剂、增粘剂等,均为化学试剂,市售。成膜剂选用聚乙烯醇,平均聚合度 1700,有利于雾封层的成型以及提高乳液的稳定性和均匀性。1.2 制备工艺采用一次热混合工艺,制备高性能乳化沥青,然后加入一定量的改性剂、渗透剂、水及添加剂研磨乳化10min,获得强渗透沥青路面养护剂(其制备工艺流程如图 1 所示)。高性能乳化沥青
12、的制备:以储存稳定性为评价指标,首先用 2%10%稀释剂稀释基质沥青后,在油温 120、水温 60、油水比 5:5 的工艺条件下,同乳化剂水溶液一同乳化 5min。图 1 沥青路面养护剂制备工艺流程Fig.1 Process flow of asphalt pavement maintenance agent preparation高性能乳化沥青所使用基质沥青为克拉玛依 90#重交沥青,乳化剂为复合乳化剂,复配比例 3B:1A(A 为无色粘稠液体,中裂型,有效成分 40%;B 为白色膏体,中裂型,有效成分 70%)。经检测,该乳化沥青质量指标符合广东省高等级公路沥青路面预防性养护技术手册雾封层
13、应用指南中普通乳化沥青雾封层材料 CSS-1h型的指标要求,见表 1。表 1 乳化沥青性能评定结果Table 1 Performance evaluation results of emulsified asphalt试验项目CSS-1h 技术要求测定结果黏度(SFS,25)2010023安定性(5d)/%53.0储存稳定性(1d)/%10.96电荷阳性(+)+0.6mm 筛上剩余/%0.10水泥拌和试验剩余/%2.00.6260 蒸发残留物5758蒸发残留物针入度(25)/0.1mm4010090延度(25,5cm/min)/cm4047溶解度(三氯乙烯)/%97.599.52 渗透性能及影
14、响因素2.1 配比设计该养护剂采用复合乳化剂制备,相比单一的乳化剂其用量可减少 30%,掺量少仅有 0.7%,乳化剂主功能对乳液的生产、储存与施工有较大的影响8。纪鑫和等9对高渗透改性乳化沥青的性能评价中,实验表明乳化剂掺量对其渗透性影响很小。因此,配比设计中重点考察稀释剂掺量、改性剂掺量及渗透剂掺量对养护剂渗透性的影响。为考察各种原材料掺量对养护剂渗透效果的影响程度,确定最优配比,设计 L9(34)正交实验方案,以渗透深度为评价指标,利用钻芯取样多点多次测量,取其平均值计算渗透深度,各因素对指标的影响做极差分析,结果见表 2。室内试验渗透深度的检测参照公路路基路面现场测试规程(JTG E60
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