速溶胶粉改性沥青混合料的研究(2)

2.3 性能测试

沥青混合料的基本体积指标、标准马歇尔稳定度、肯塔堡飞散性能检测参照JTG E20—2011 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行。

2.4 显微结构观察

将沥青混合料溶于甲苯中，用10 目筛网过滤得胶浆溶液或悬浮液，取少量混合液置于载玻片，待其自然晾干后，再加热至140 ℃，涂布均匀，通过光学显微镜观察，拍摄显微照片。

3 结果与讨论

3.1 干法胶粉改性沥青混合料的结构与性能

相同油石比和胶粉用量下的原胶粉DRMA-4.8与速溶胶粉 的基本性能指标见表6。

表6 干法工艺胶粉改性沥青混合料的基本性能指标类型 毛体积密度/（g·cm-3）VV（空隙率）,% VFA（有效沥青饱和度）,% 标准飞散损失,% 稳定度（MS）/kN DRMA-4.8 未焖料 2.439 6.3 61.5 9.4 13.9 DRMA-4.8 焖料 2.437 6.6 59.6 6.5 12.8 DSRMA -4.8 焖料 2.474 5.2 65.6 3.0 11.9 JTG-F40 3 ～6 65 ～75 ≥8

由表6可见，无论焖料与否，DRMA-4.8 的空隙率较大，超出要求范围，而 的空隙率较小，试件密度和有效沥青饱和度值更大，表明使用速溶胶粉比原胶粉容易压实。抗飞散能力大小一定程度上可表征沥青混合料的粘结情况， 的标准飞散损失明显小于DRMA-4.8，表明速溶胶粉可提高混合料的粘结力，有利于防止松散、掉粒等病害； 的标准稳定度略小于DRMA-4.8，这与胶粉解交联后交联键的破坏有关，但马歇尔稳定度仍在11 kN 以 易压实且具有较好的粘结力，是由于速溶胶粉易形变、弹性降低和粘性增强，速溶胶粉改性沥青对集料有较好的裹覆作用，这得益于三维网络结构的破坏。除此外，增加焖料工艺可使原胶粉改性沥青混合料的抗飞散性能提高，说明焖料有利于提高混合料的粘结力。图1是干法工艺胶粉改性沥青混合料胶浆的光学显微照片。

从图1中可以观察到较透明白色颗粒为矿粉，黑色颗粒为胶粉。矿粉仍保持原有形状，尺寸从几微米到几十微米不等。黑色原胶粉和速溶胶粉由原来的毫米级大颗粒转变成尺寸不等的微颗粒，较均匀地分散在混合料体系中。原胶粉和速溶胶粉分散情况有所不同，DRMA 中胶粉虽然在焖料的过程中颗粒减小，但仍存在大尺寸胶粉（大约0.2 mm），而DSRMA 中微细胶粉明显增多，且尺寸显著较小（10 um 左右），甚至小于矿粉尺寸，并分散于矿粉中。这表明速溶胶粉在混合料拌和过程中更易变细且分散更均匀，起到同沥青一起粘结矿粉的作用。由于分子结构的不同，速溶胶粉的三维化学交联结构已在前期部分解开，更容易在混合料体系中实现微细化分散。

图1 干法工艺胶粉改性沥青混合料的微观结构

3.2 湿法胶粉改性沥青混合料的结构与性能

WRMA 和WSRMA 的基本性能指标见表7。

WSRMA 的空隙率、标准飞散损失小于WRMA，表明速溶胶粉具有较好的压实性和对石料的裹覆能力。WSRMA 的马歇尔标准稳定度略小于WRMA，但仍较高达13.3 kN。稳定度均高于干法的胶粉改性沥青混合料，可能与湿法工艺中沥青用量比干法工艺中用量少有关，这也导致了较高的飞散损失率。总的来说，速溶胶粉比原胶粉容易压实并可提高混合料的粘结力，这与干法工艺中得出的结论一致。值得提出的是，WSRMA 制备过程中所用的搅拌温度为160 ℃，比WRMA 搅拌温度低20 ℃，这有利于降低能耗和减少污染物排放。

图2是湿法工艺胶粉改性沥青混合料胶浆的光学显微照片。

表7 湿法工艺胶粉改性沥青混合料的基本性能指标类型 毛体积密度/（g·cm-3）VV（空隙率）,% VFA（有效沥青饱和度）,% 标准飞散损失,% 稳定度（MS）/kN WRMA 2.389 7.3 60.1 21.8 14.8 WSRMA 2.445 5.1 68.6 13.1 13.3

图2 湿法工艺胶粉改性沥青混合料的微观结构

原胶粉经过在180 ℃下与沥青的预拌和以及与沥青混合料的拌和后仍存在大尺寸胶粉组分（大约0.1 mm）且胶粉尺寸范围宽、大尺寸胶粉比例高。然而，速溶胶粉在经过了温度仅为160 ℃的预拌和以及180 ℃下沥青混合料拌和后可以以较小尺寸胶粉（10 um）的形式存在。这与干法工艺中的现象一致，速溶胶粉在混合料制备过程中更易变细且分散更均匀。对于胶粉而言，与干法工艺相对比，湿法工艺下胶粉的颗粒尺寸分布更均匀且大尺度组分尺寸较小，这说明湿法工艺更利于胶粉颗粒的分散。对于速溶胶粉而言，体系中胶粉颗粒尺寸在几微米到几十微米，在此基础上干法和湿法工艺对颗粒尺寸影响不大，这说明胶粉解交联结构对分散尺度的影响更大。

文章来源：《湿法冶金》 网址: http://www.sfyjzz.cn/qikandaodu/2021/0302/423.html