PPA+对聚合物改性沥青及其混合料技术性能的影响

１ 主要原材料性能检测
１． １ 沥青 选用 ＳＫ９０ 基质沥青， 按照 《 公路沥青路面施工 技术规范》 （ ＪＴＧ Ｆ４０ — ２００４ ） 中相 关技 术标 准对沥 青 进行试验检测， 结果如表 １ 所示。
表 １ ＳＫ９０ ＃ 基质沥青技术指标及要求 Ｔａｂｌｅ １ ＳＫ９０ ＃ａｓｐｈａｌｔ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ
［ 作者简介］侯晓晶（ １９８２ — ） ， 女， 陕西西安人， 硕士研究生， 研究方向： 土木工程。
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公
路
工
程
４１ 卷
展开了关于多聚磷酸改性沥青及其混合料技术性 能 的研究， 研究 内 容 也 从 宏 观 性 质 层 面 转 向 微 观 结 构 层面， 但相关研究工作比较分散， 且缺乏深 入系统 的 研究成果。 主 要 表 现 为， 对多聚磷酸改性沥青及多 聚磷酸复配聚合物改性沥青混合料的路用性能研究 甚少且不够全面， 尤其对 ＰＰＡ 与 ＳＢＲ 复合改性沥青 混合料路用性能鲜有研究且 ＰＰＡ 与以上这些关键问 题严重制约了多聚磷酸改性剂在我国的推广使用。
≥２０ ＞１００ ４８ ． ２ ≥４５ ≥ １６０ １６５ ． ３
１． ２ 集料 粗集料选用石灰岩， 细集料选用机制砂， 经检测 集料各项指标均满足规范要求 ［１ ３ ］。 １． ３ ＰＰＡ 多聚 磷 酸 是 一 种 无 色 透 明 黏 稠 状 液 体， 能与水 混溶解为正磷酸， 根据磷酸所占的百分数， ＰＰＡ 可分 Ｈ ３ ＰＯ ４ 含 量 为 １０５ ％ 、 １ １０％ 、 １ １５ ％ 的 成不 同 等 级ห้องสมุดไป่ตู้ ＰＰＡ 多 用 于 生 产 改 性 沥 青。在 本 文 研 究 中， 选用工 其 Ｐ２ Ｏ ５ 浓 度 为 业级的 １ １０％ＰＰＡ 作为试验 原材料， ８４． ２ ％。
３ ＰＰＡ 对聚 合 物 改 性 沥 青 混 合 料 路 用 性 能 的影响
３． １ ＰＰＡ 对聚合 物 改 性 沥 青 混 合 料 高 温 稳 定 性 的 影响 通常采用车辙试验评价沥青混合料的高温稳定 性， 车辙试 验 是 沥 青 混 合 料 试 件 在 ６０ ℃ 、 ０． ７ ＭＰａ 荷载作用下， 测定 试 验 轮 往 返 行 走 所 形 成 车 辙 变 形 的速率， 以每 产 生 １ ｍｍ 变 形 的 行 走 次 数 即 动 稳 定
第 ４ １ 卷， 第１ 期 ２ ０ １ ６ 年 ２ 月
公 路 工 程 Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ． ４ １ ，Ｎｏ． １ Ｆｅｂ ． ， ２０１６
ＰＰＡ 对聚合物改性沥青及其混合料技术性能的影响
侯晓晶
（ 西安铁路职业技术学院，陕西 西安 ７ １０６００ ） ［ 摘 要］研究了 ＰＰＡ 对 聚 合 物 改 性 沥 青 （ ＳＢＲ 、 ＳＢＳ ） 储 存 稳 定 性 的 影 响， 并 基 于 车 辙 试 验、 低 温 弯 曲 试 验、 冻 ＡＰＡ 疲劳试验研究了 ＰＰＡ 对聚合物改性沥青混合料综 合 路 用 性 能 的 影 响。 试 验 结 果 表 明， 在不影响 融劈裂试验、 ７５ ％ ～１ ％ＰＰＡ 可以提升聚合物改性 沥 青 聚合物改性沥青混合料低温抗裂性、 水稳定性和疲劳性能的同时， 加入 ０． 的高温稳定性， 减少 ＳＢＳ 改性剂的掺量， ＰＰＡ 对聚合物改性沥青混合料的疲劳性能有较大的改善作用。 ［ 关键词］多聚磷酸；复合改性沥青混合料；储存稳定性；路用性能 ［ 中图分类号］Ｕ ４ １４． １ ［ 文献标识码］Ａ ［ 文章编号］１６７４ — ０６ １０ （ ２０ １６ ） ０ １ — ０２２ １ — ０４
指标 技术 要求 试验 结果 ８５ ． ３ 试验 方法 Ｔ０６０４ Ｔ０６０５ Ｔ０６０６ Ｔ０６２０
之后） ４． ５ ％ＳＢＳ 改性沥青混合料 ＋ＰＰＡ （ ％ 延度保留率 ／ ２９ ． ７ ４３ ． ５ ５７ ． ４ ６７ ． ３
针入度（ ２５ ℃ ， １００ ｇ ， ５ ｓ） ／ ０． １ ｍｍ ８０ ～１００ 延度（ ５ ｃｍ ／ ｍｉｎ ， １０ ℃ ） ／ ｃｍ 软化点（ 环球法） ／ ℃ ６０ ℃ 动力粘度 ／ （ Ｐａ · ｓ ）
Ｔｈｅ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＰＰＡ ｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ａｓｐｈａｌｔ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｍｉｘｔｕｒｅｓ
ＨＯＵ Ｘｉａｏｊｉｎｇ
（ Ｘｉ ’ ａｎ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ，Ｘｉ ’ ａｎ ，Ｓｈａｎｘｉ ７ １０６００ ，Ｃｈｉｎａ ） ［ Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ＰＰＡ ｏｎ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｂｉｔｕｍｅｎ （ ＳＢＲ ，ＳＢＳ ）ｓｔｏｒ ｔｈａｗ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｔｅｓｔ ，ＡＰＡ ａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ，ａｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｕｔｔｉｎｇ ｔｅｓｔ ，ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｔｅｓｔ ，ｆｒｅｅｚｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｔｅｓｔ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｒｏａｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ：ｔｏ ｊｏｉｎ ｔｈｅ ０． ５％ ～ ０． ７５ ％ ＰＰＡ ， ｗｉｔｈｏｕｔ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ａｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ，ｗａｔｅｒ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｆａｔｉｇｕｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ，ｗｈｉｌｅ ａｄｄｉｎｇ ０． ７５ ％ ～１ ％ ＰＰＡ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ，ｒｅｄｕｃｅ ｄｏｓａｇｅ ＳＢＳ ｍｏｄ ｉｆｉｅｒ，ＰＰＡ ｏｎ ｔｈｅ ｆａｔｉｇｕｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ｈａｓ ａ ｇｒｅａｔｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ． ［ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ］ｐｏｌｙ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｓｐｈａｌｔ ｍｉｘｔｕｒｅ ；ｓｔｏｒａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ；ｒｏａｄ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ
２ ＰＰＡ 对聚合物改性沥青老化性能的影响
２． １ ＰＰＡ 与聚合物复合改性沥青制备 室内研究表明， ＰＰＡ 的掺加顺序不同， 复合改性 沥青的储存稳定性不同， 而且差别很大， 本文采用以 下试验步骤制备复合改性沥青： 加入聚 合 物改性 剂 ① 加热基质沥青至 １６５ ℃ ， （ ＳＢＳ 、 ＳＢＲ ） ；② １６０ ～１７０ ℃ 溶 胀 １０ ｍｉｎ ；③ ５ ５００ ｒ／ ｍｉｎ 剪切 ３０ ｍｉｎ ；④ 加入预定质量的 ＰＰＡ （ 沥青质 ｍｉｎ 剪 切 ３０ ｍｉｎ ；⑥ 放 入 量的百分 比 ） ；⑤ ５ ５００ ｒ ／ １７０ ℃ 烘箱中发 育 ４ ｈ 。 为 了 使 研 究 内 容 具 有 对 比 性， 聚合改性沥青的制备也采用上述生产工艺。 ２． ２ 试验结果及分析
由老 化 试 验 结 果 可 知： 对 于 基 质 沥 青， ０． ７５ ％ ＰＰＡ 掺量可使延度保留率、 残留针入度比、 软化点 增 值由不掺加时的 １９ ％ 、 ６１． ４％ 、 ８． ４％ 分别变化到 ４２． ９ ％、 ８９ ． ９ ％、 ４． ３％ ， 延度保留率和残留针入度比的增 大及软化点差的减小均表明加入 ＰＰＡ 的加入显著地 提高了基质沥青 的抗 老 化 性 能； 对 比 掺 加 ＰＰＡ 后 聚 合物改性沥青老化前后软化点差、 延度保 留率、 残留 针入度比可发现， 随着多聚磷酸掺量的增 加， 改性沥 青老化前后软 化 点 差 逐 渐 降 低， 同时延度保留率和 残留针 入 度 比 增 大， 说明多聚磷酸可改善沥青的 抗老化 性 能； 随 着 ＰＰＡ 掺 量 的 增 加 其 对 基 质 沥 青 及聚合物改性沥青抗老化性能的改善作用越明显。
本文采用《 公路工 程 沥 青 及 沥 青 混 合 料 试 验 规 Ｔ０６ １０ —２０ １ １ ） 沥青旋转薄膜加热试验（ ＲＴ 程》 （ ＦＯＴ ） 对掺加 ＰＰＡ 前后 的 聚 合 物 改 性 沥 青 进 行 了 研 究。将试样分别注 入 以 称 量 质 量 的 盛 样 瓶 中， 其质 将盛样瓶放入烘箱环形架的瓶位， 开启已 量为 ３５ ｇ ， 经预热好的旋转薄膜 烘 箱， 使 试 样 在 １６３ ℃ 温 度 下 受热不少于 ７５ ｍｉｎ 。以试样薄膜加热后的延度保留 率、 残留针入度 比 （ ＫＰ ） 、 软化点增值来评价聚合物 改性沥青老化性能。试验结果见表 ２ 。
表 ２ ＲＴＦＯＴ 试验结果 Ｔａｂｌｅ ２ ＲＴＦＯＴ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ
ＰＰＡ 掺 量／ ％ ０ ０． ５ ０． ７５ １． ０ ４． ５ ％ＳＢＳ 改性沥青混合料 ＋ＰＰＡ （ 之前） ％ 延度保留率 ／ ２７ ． ４ ３９ ． ２ ５２ ． １ ５９ ． ２ 残留针入度比 ／ ％ ６４ ． ２ ７８ ． ３ ８８ ． ７ ９２ ． １ 残留针入度比 ／ ％ ６２ ． １ ７４． ９ ８５ ． ３ ８９ ． ２ 软化点增值 ／ ℃ －１０ ． ２ ７． ６ ５． ２ ３． ４ 软化点增值 ／ ℃ － ９． ３ ４． ５ ３． １ ２． ０
５ －８ ］ 。付立强等人通过对多聚磷酸改 性沥青混 合 大［
０ 前言
对于 目 前 聚 合 物 改 性 沥 青 存 在 的 种 种 问 题， 各 国的研究人员都在 寻 求 更 好 的 改 性 剂， 研究人员希 望化学改性剂能与 沥 青 之 间 发 生 化 学 反 应， 而不是 简单的物理共混， 这样沥青与改性剂之间能形成稳 定的化学键、 化学 集 团 联 接， 改 变 沥 青 胶 体 结 构， 从 而可以全面提升 沥 青 的 化 学 稳 定 性 和 抗 老 化 性 能。 化学改性沥青能够弥补聚合物改性沥青热储存稳定 性方面的不足， 近几年来， 国内外对化学改性沥青已 展开了大量的 研 究 并 取 得 了 一 些 成 果。 其 中， 采用 多聚 磷 酸 改 性 沥 青 的 改 性 方 法 已 初 见 成 效 ［１ －３ ］。 Ｄａｒｒｅｌｌ Ｆｅｅ （ ２０ １０ ） 等人 研 究 表 明 采 用 合 适 的 改 性 工 艺对 ＰＰＡ 以及聚合物进行复合 改 性， 所制得的改性 沥青性能良好， 其性能指标可满足甚至超过单一聚 合物改性沥青， 其中磷酸的掺量对沥青性能影响较