直投式环保型沥青改性剂

一、产品简介

      利用以回收PE为主要材料的新型直投式改性剂制备改性沥青及混合料，采用动态剪切流变试验(DSR)和差示扫描量热试验(DSC)分析直投式改性剂，借助弯曲梁流变试验(BBR)对其低温流变特性进行研究，并对其路用性能进行评价。作为一种常用的改性剂，聚乙烯(PE)成分可有效加大沥青材料的黏度和抗疲劳特性。回收PE价格低廉，从环境友好角度出发，可将其作为改性剂应用于当前的道路建设中，从而降低沥青路面的建设成本，提高混合料的回弹模量，增强水稳定性，提高疲劳寿命。

二、主要作用

1）高温稳定性

      可以看出，标准条件下，直投式环保型沥青改性剂动稳定度是普通沥青混合料的8.0倍，是SBS改性沥青的1.5倍，直投式环保型沥青改性剂显著提高了混合料抗车辙性能。浸水及70℃、0.8MPa条件下动稳定度仍优于SBS改性沥青混合料在标准条件下抗车辙性能，显示直投式环保型沥青改性剂优异的高温稳定性。

2）低温抗裂性

      直投式环保型沥青改性剂的弯拉强度与弯拉应变均有提高，但幅度有限，直投式改性剂对于混合料的低温抗裂性正向作用效果不明显。

3）水稳定性

      与基质沥青相比，直投式环保型沥青改性剂25℃劈裂抗拉强度提高了46.9%，且高于SBS改性沥青，直投式环保型沥青改性剂可以明显提高混合料的力学性能。冻融劈裂强度比较基质沥青提高了9.3%，说明直投式环保型沥青改性剂可能够很好的改善沥青混合料的水稳定性能。这是因为直投式环保型沥青改性剂对集料的界面进行了改性，将改性剂加入加热的集料中，利用拌合过程中骨料的高温传热和混合料之间的相互摩擦、剪切作用，改性剂迅速熔融分散并粘附在集料表面，形成一层可以扩散到集料表面微空隙内的改性剂薄膜，加入基质沥青改性后，改性沥青充分裹覆在集料表面形成良好的集料沥青界面，集料与沥青间的粘结力大幅增强，混合料抗水损害能力得以改善。

三、试验方法

(1)动态剪切流变试验(DSR)

      采用英国Malvern公司生产的ADS型全自动动态剪切流变仪，对3种不同掺量的直投式新型改性沥青、70＃基质沥青和SBS改性沥青在原样和RTFOT短期老化2种状态下进行DSR试验。试样直径为25mm，厚1mm。采用应变控制模式，加载频率为10rad·S^-1，约1.59Hz。试验起始温度为64℃，以6℃逐级提高，直至不满足车辙因子指标为止。按ASTMD7175标准[8]中的方法进行试验。

(2)弯曲梁流变试验(BBR)

      采用美国ATS公司生产的RHE-102型弯曲梁流变仪对经RTFOT短期老化和PVA长期老化后的3种直投式新型改性沥青、70＃基质沥青和SBS改性沥青进行流变试验，2组试验温度控制在-12℃和-18℃。按ASTMD6648标准[9]中的方法进行试验。

(3)差示扫描量热试验(DSC)

      采用美国TA公司生产的Q100DSC型分析仪对2组沥青材料进行DSC试验。试验时为氮气气氛，试验温度在-40℃~100℃之间，控制试验升温速率为10℃·min^-1。

(4)沥青混合料的路用性能试验

      对基质沥青、SBS沥青和直投式改性沥青3种沥青混合料进行常规路用性能试验。直投式改性沥青混合料由改性剂直投法制备，经过多次试验确定改性剂用量为沥青总质量的0.35%，上述沥青混合料均采用AC-13型级配中值。

      采用车辙试验对混合料的性能指标进行测定，除了标准的试验条件之外，还新增了2种较为苛刻的试验条件，分别为60℃、0.7MPa浸水和70℃、0.8MPa浸水。利用小梁弯曲试验对沥青混合料的路用低温性能进行评价，标准试验条件为：温度-10℃，加载速率50mm·min^-1。混合料的水稳定性采用冻融劈裂试验法测定，其他相关路用性能指标测定采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中要求的试验方法。

四、结语

      (1)加入直投式改性剂，沥青复数模量加大，相位角减小，高温性能得到改善；且改性剂用量越多，改善效果越明显。改性剂对于高温区间感温性能的改善效果并不如高温稳定性那样显著。

      (2)热分析结果证明，采用直投式改性剂进行改性后，沥青高温区间平均吸热量会大大降低，吸热峰温度范围变小，高温稳定性得到改善，DSC与DSR试验结果具有较好的一致性。

      (3)就沥青低温性能而言，改性剂掺量为6%，掺入改性剂可在一定程度上改善沥青低温性能，但并不足以改变沥青低温性能分级。

      (4)直投式改性剂显著提升沥青混合料的抗高温性能和水稳定性，对于低温性能影响不明显。