环保型复合融雪盐化物沥青胶浆性能研究

归分析替代率、温度对盐化物沥青胶浆粘温特性的影响；以低温弯曲梁流变试验，研究盐化物沥青胶浆的低温性

能，分析替代率、温度对盐化物沥青胶浆低温性能的影响。结果表明,盐化物的掺入，会降低沥青胶浆的针入度、延 度，同时会使沥青胶浆的弹性恢复出现明显提高。温度越高,盐化物替代率对沥青胶浆粘度影响越显著，盐化物沥

青胶浆的温度敏感性随盐化物替代率的变化先增大后减小;随着温度下降，沥青胶浆性能逐渐劣化,当替代率小于

75%时，沥青胶浆蠕变劲度模量增长缓慢，蠕变速率下降不明显,但替代率高于75%时，沥青胶浆低温性能迅速衰

减。掺入适量盐化物对沥青胶浆低温性能影响不大。关键词:沥青路面;沥青胶浆;盐化物;粘温特性;低温流变特性中图分类号:TQ 072；TQ 079 文献标识码：A 文章编号：1671 -3206(2020)03 -0615 -05Stedy on performancc of eevironmental friendly

compound snow-meltinB salted asshalt mortarXING Ming-HangWANG Guo-yongXIA Hui-yunLI Zu-zhong, & & ,

CUI YuCHEN Hua-xinWEN Yu-ting & & (School of Materials Science and Engineering, Chang * an University,Xi' an 710061, China)Abstract: The asphalt mo/ar were pmpared under the condition of 1 ： 1 powder-W-b/ider ratio, in which mineral filler was replaced with diOeent salt compounds shares. The eCects of substitution rate on the conventional pmpe/ies of salted asphalt mo/ar were analyzed by penetration, ductility and elastic recave/ tests. Based on the results of Brookfield viscosity test, the inXuenca of substitution rate and temperature on

the viscasity-temperatum characteristics of salted asphalt mo/ar was investigated by regression analysis.

The Uw temperature pe/ormanca of the salted asphalt mo/ar was studied by Uw temperature bending beam rheoUgical test, and the inXuenca of substitution rate and temperature on the Uw temperature per­

formance of the salted asphalt mo/ar was analyzed. The results show that the addition of salt compounds

can reduce the penetration and ductility of the asphalt mo/ar, and at the same time, the elastic recave/ of the asphalt mo/ar is signi/cantly improved. With the increase of temperature, the eCeet of salt substitution rate on the viscosity of asphalt mo/ar is more obvious. The temperature sensitivity of salted asphalt mortar

incmases Xot and then decreases with the increase of salt substitution rate. With the decrease of tempera­ture ,the pe/ormanca of asphalt mo/ar decreases graduCly- The creep modulus of asphalt mo/ar increases

slowly and the creep rate decreases slightly when the substitution rate of salts is Uss than 75% - However, when the substitution rate is more than 75% ,the Uw temperature pe/ormanca of asphalt mortar decreases sha/ty, and the substitution rate of salt has little eCeet on the Uw temperature pe/ormanca of asphalt mo/ar-Key words ：cphCt pavement; asphalt mortar; salt compounds; viscosity-temperature charactevstic; Uw temperature rheoUgical charactevstic收稿日期：2019-08-01

修改稿日期：2019-09-V6基金项目：高校基本科研业务费专项资金资助(3001102319501);中国博士后科学基金项目(2015M582592 );山西省

交通建设科技项目(16CD2)作者简介:邢明亮(1981 -),女，山东威海人，长安大学副教授，博士，从事道路工程材料研究’电话：133790623,

E - mail ：xml_214@ 163. com616应用化工表3环保型复合融雪盐化物技术指标第49卷我国属于季节性冰冻地区的省份数量多达14 个，占国土面积% ［门。在冬季降雪季节，由于车

Table 3 Technical properties of environmertal friendly

compound snow melting salt项目辆轮胎附着系数降低和制动距离延长，易失控而导

致连续追尾、侧翻等交通事故〔2W*。如何解决我国

检验结果技术要求视密度/( g • cm-3 )1.914棕黄色粉末且无团粒结块--.1冬季道路积雪冰冻问题，降低冬季道路交通事故发 生频率，保障人们生命财产安全成为交通主管部门

工作的关键部分)5W*。盐化物自融雪沥青路面技术

外观含水率/%0.87.8pH 值比表面积/(m2 • kg\")7.0 〜9.0-100的出现为道路抑冰抗滑技术开辟出新思路〔9Q1*。目 前，国内对融雪沥青路面的研究主要集中在盐化物

255.2100粒度范围/% 0. 6 mm0.15 mm97.590 〜100的组成及制备工艺等方面，对沥青胶浆的研究较少o

本文研究自主研发的环保型复合融雪盐化物对沥青

胶浆性能影响，为其推广应用提供有益参考。1实验部分1.1材料与仪器CP SBS改性沥青，技术指标见表1;石灰石矿

粉，技术指标见表2 ；环保型复合融雪盐化物，自制， 技术指标见表3oHitachi SW800型场发射扫描电子显微镜;SYD- 2801D型沥青针入度试验仪；SYDW508F型沥青延

伸度测量仪;NDJWF型布氏旋转粘度计;TE-BBR型

弯曲梁流变仪。表1 SBS改性沥青技术指标Table 1 Technical properties of SBS modifed asphalt项目实测值技术要求针入度(100 g，5 s)/0. 1 mm 15 C22-&&&&&&&&&&&&&25 C5240 〜60&&&&&&&&&&&&&30 C79-针入度指数0.51$0软化点/C86.5$60延度(5 cm/min，5 C )/cm25.9$20运动粘度(135 C) /La - s2..3闪点/C309$230溶解度/%99.83$99离析软化点差(48 h，163 C)/C1.2.2.5密度(25 C)/(g - cm-3)1.022-TFOT后质量变化/%0.025-1.0 ~ +1.0残留针入度比/%86$ 65残留延度(5 C)/cm23$15表2矿粉技术指标Table 2 Technical properties of mineral filler项目实测值技术要求视密度/( g - cm-3 )2.724$2.5含水量/%0.341.1亲水系数0.7<1比表面积/(m2 • kg\")121.1-外观无团粒结块无团粒结块粒度范围/% 0. 6 mm1001000.15 mm96.790 〜1000.075 mm80.375 〜1000.075 mm86.775 〜1001.2盐化物沥青胶浆制备考虑融雪盐化物与矿粉密度的差异、沥青混合

料的流动性和路用性能，本文选用的盐化物替代矿

粉的方法为等体积替换法。在沥青胶浆的制备、取

样和测试过程中一定要尽可能保证沥青胶浆的均匀

性,以保证实验结果的可靠性。粉胶比采用规范推

荐粉胶比范围0.8〜1.0的中值1：1 o将矿粉和融雪盐化物过0.075 mm筛,105 C烘

干至恒重，再保温1 ho将SBS改性沥青加热至 (170 ±5) C，按照比例称取填料，分多次加入沥青 中，并用剪切机3 000 imin进行搅拌，直至混合均 匀， 时间 30 mono2 结果与讨论2.1替代率对常规性能的影响环保型复合融雪盐化物微观形貌见图1图1环保型复合融雪盐化物微观形貌F og. 1&M oc eoscop oc mo epho eogy o ecompound envoeonmentae

friendly snow melting salt由图1可知，经过球磨后，盐化物材料呈不规则 颗粒状，具有一定的比表面积，颗粒界面模糊，表面

第3期邢明亮等:环保型复合融雪盐化物沥青胶浆性能研究617覆盖一层有机改性材料疏水剂，能够起到良好的缓 析、均匀性差和摊铺碾压困难等问题;沥青胶浆粘度 过小,使得沥青混合料粘聚性降低、流动性增强，容 易在运输和摊铺过程中造成析漏现象，从而导致路

释作用。分别对盐化物沥青胶浆进行了 25 b针入度、 5 b延度和25 b弹性恢复实验，结果见图2o面压实后的平整度较差,影响整体工程质量。通过

布氏粘度实验，测定不同温度(135，150，165， 180 b)下不同盐化物替代率盐化物沥青胶浆的粘

度，利用回归曲线分析盐化物替代率和温度对沥青

0

25

50

75 100盐化物替代率/%Fig. 2 The pe/ormance of asphalt mortcs veyes

with the amount of salt substitutec•针入度;b.延度;c.弹性恢复由图2可知，随着盐化物替代率的增大，沥青胶

浆的25 b针入度及5 b延度逐渐减小,25 b弹性

恢复能力提升，并且在盐化物替代率$75%时，针入 度、延度都出现了大幅度的变化，因此推荐盐化物替

代率不超过75% o针入度减小，说明沥青胶浆稠度

变大，抗剪切变形能力增强。5 b延度一定程度上 反映了沥青的低温抗裂性能，盐化物的加入使沥青

胶浆变硬变脆，降低其塑性变形能力。同时盐化物

的加入会增强沥青胶浆的内聚力，使其弹性恢复大

大升高。2I盐化物沥青胶浆粘温特性2. 2- 1盐化物替代率对胶浆粘度的影响 沥青胶

浆粘度过大，容易产生结团现象造成拌合困难、易离 胶浆粘温性能的影响，结果见表4 o表4盐化物沥青胶浆布氏粘度实验结果Table 4 Brookfiell viscosity test resslts of

saeeedasphaeemorear盐化物替代 __________盐化物沥青胶浆的粘度/Pa • s__________率/%135 b150 b165 b180 b06.351.971.010.6282511.93.391.620.9245018.66.413.091.637522.18.224.072.1510025.29.5.333.73为了更加直观地分析盐化物替代率与沥青胶浆

粘度之间的关系，用式(1 )回归各温度下粘度随盐 化物替代率的变化趋势，结果见图3和表5om%=AC + B (1)式中 %----粘度,Pa • s；C——盐化物替代率,％ ;A，B——回归系数，其中A越大，表明粘度对盐化物替代率越敏感。0 25 50 75 100盐化物替代率/%图3沥青胶浆粘度随盐化物替代率变化趋势

Fig. 3 The viscosity of asphalt mortcs veyes with the

amount of salt substitute表5不同温度下沥青胶浆粘度与盐化物替代率回归结果

Table 5 Regression results of asthalt mortar viscosity and

salinity spbstitution at differeet temperaturcs温度/b回归方程R?135U%=0. 005 9C + 0. 885 50.906 0150U%=0. 007 0 C + 0. 3 20.936 3165U%=0. 007 4C + 0. 039 00.968 9180U%=0. 007 7C-0. 206 90.991 @由图3可知,在相同温度下，随着融雪盐化物替 代率的增大，沥青胶浆的粘度均呈上升趋势。原因

是自制融雪盐化物的比表面积大于矿粉，导致融雪618应用化工第49卷盐化物和矿粉对沥青的吸附强度有所差异，融雪盐

化物和矿粉分别对沥青的物理、化学反应作用也有

青胶浆的粘度与温度为参数，计算沥青胶浆的粘温

指数JTS，结果见表6 'y = mf( %1 V103 ) - mf( % V103 ) TS _lg( T1 +273. 13) -lg( T2 +273. 13)

所差异，矿粉对沥青胶浆中自由沥青的吸附强度比 融雪盐化物要弱。所以，随着融雪盐化物替代率的 增加，融雪盐化物吸附的自由沥青的量也越来越多,

(2\"(\"式中%1、％2----------不同温度T1、T2( C )时的粘度，P- • So表6不同温度下融雪沥青胶浆的粘温指数Table 6 Viscosity temperature index of snow melting

asphalt mortar at di/erent temperathrcs结构沥青比例大大增加，使得盐化物和矿粉之间相 互作用增大,内摩阻力和模量也均增大。因此，在同

一温度下，随着自制融雪盐化物替代率的增大，盐化

物沥青胶浆粘度也随之增大。由表5可知,在各个温度下，沥青胶浆的粘度和

融雪盐化物替代率之间都存在着很好的相关性，并

且随着温度升高，其回归直线斜率和相关性都不断 增大。回归系数的增大表示沥青胶浆粘度对融雪盐

化物替代率的敏感性增大。这表明温度越高，沥青 胶浆粘度对融雪盐化物替代率的敏感性越大。这是

由于改性沥青中改性剂的作用会随着温度的升高而

逐渐被削弱,使改性沥青流动性逐渐增强，更容易被

融雪盐化物表面吸附，因此随着盐化物替代率增加， 其粘度变大。所以随着温度升高，沥青胶浆粘度对

盐化物替代率的敏感性增大。2.2.2 盐化物沥青胶浆的温度敏感性 沥青的温

度敏感性可以表示为粘度对沥青温度变化的敏感程

度，性能卓越的沥青在高温时依旧能保持粘稠的状

态，抵抗由于荷载作用而产生的变形的能力较好。 同时，在沥青低温时，又拥有足够好的柔软性，抵抗

沥青路面的开裂变形。盐化物沥青胶浆粘度随温度

的变化见图4。30,---------------------------------------------------------------

135

150

165 180T/°C图4温度对盐化物沥青胶浆粘度的影响Fig. 4 EEect eV temperature on the viscosity eVsalted asphalt moOvs由图4可知，各替代率下，盐化物沥青胶浆的粘

度均随着温度升高而变小，但减小速率有所不同。

135〜150 C时,各替代率下的盐化物沥青胶浆的粘

度随着温度的升高而减小速率很快；150〜180 C

时,沥青逐渐向牛顿流体转变,所以各替代率下的盐

化物沥青胶浆粘度随着温度的升高而减小速率逐渐 变缓。根据Savl试验式(2)以不同盐化物替代率下沥

盐化物替代 不同温度区间融雪沥青胶浆的粘温指数Jts率 L%135 〜150 C 150 〜165 C 165 〜180 C均值0-3.975-2.6-2.114-2.91225-3.980-2.734-2.347-3.0250-3.178-2.495-2.4-2.71275-2.884-2.331-2.373-2.529100-2.791-1.884-1.262-1.979025 50 75100盐化物替代率/%图5盐化物沥青胶浆粘温指数随盐化物替代率的变化曲线

Fig. 5 Cuoo eV viscosity index and salt substitution eV

salted asphalt moOvs-•不同温度区间粘温指数值；b.粘温指数平均值

由图5可知，在相同的盐化物替代率下,粘温指数Jts随着温度区间的变化而改变，各温度区间下,

盐化物沥青胶浆的温度敏感性有所差异。故本文采 用各温度区间粘温指数的平均值表征盐化物

沥青胶浆的温度敏感性。粘温指数平均值□越大，盐化物沥青胶浆的

温度敏感性越大。当盐化物替代率为25%时, E 最大，表明此时盐化物沥青胶浆的温度敏感性

最大。随着盐化物替代率增加，粘温指数平均值

呈下降趋势,感温性降低。这是由于高温环境第3期邢明亮等:环保型复合融雪盐化物沥青胶浆性能研究24o 23o

a

619下盐化物对沥青的体积增强及物化反应作用优于矿

粉,减缓或抵消了粘度的损失。从沥青胶浆的感温

性考虑,防止盐化物替换率引起的材料变异性，推荐

22盐化物替换范围50%〜75%。21o 2oo

2.3盐化物沥青胶浆的低温性能沥青胶浆低温性能对路面低温开裂的贡献率高190达90%。而盐化物的掺入势必对沥青胶浆的低温

性能造成影响。本文采用低温弯曲梁流变实验来研1801700

25

50 75 100究融雪盐化物在不同实验温度(-6, - 12, -18, -24 b) +不同替代率下沥青胶浆的低温性能，以蠕

变劲度(S )和蠕变速率(m)值评价沥青胶浆低温性能, 结果见图 6。1200008

00\"d00lw000.0-6-12

TTC-18 -24图6盐化物沥青胶浆的蠕变劲度(S)与蠕变速率(4)Fig. 6 StiOnes modulus ( S) and creep rate ( m) of asphalt

mortcs of salted asphalt mortcs

c-蠕变劲度(S) ；b.蠕变速率(m)由图6可知,随着温度降低，各替代率下盐化物

沥青胶浆蠕变劲度(S)增大，蠕变速率(m)减小。

这是因为,随着温度降低，盐化物沥青胶浆逐渐变硬 变脆。沥青分子链几乎被冻结，此时的沥青呈现玻

璃态,在这种玻璃态情况下,沥青分子链不能迅速地 被重新移动或者取向，导致低温下流变性能变差。由图7可知，保持温度不变，盐化物替代率 ＜75%时，沥青胶浆蠕变劲度(S)随盐化物替代率

变化缓慢增长， 蠕变速率( m) 随盐化物替代率变化

逐渐降低。当盐化物替代率＞75%时，沥青胶浆的 低温性能迅速衰减。因此，推荐盐化物替代率不超

过75%，避免盐化物掺入过多使沥青低温性能出现

明显劣化。蠕变速率(4)随盐化物替代率变化曲线Fig. 7 Cume of stiOnes modulus ( S) and creep rate ( m) of

asphalt mortcs with salt substitution cf - 12 ba. 蠕变劲度( S) ； b. 蠕变速率( m)3结论(1) 盐化物的加入会使沥青胶浆变硬变脆,稠

度增大，同时也能增强沥青胶浆的抗剪切变形能力 及内聚力，为防止沥青胶浆性能出现大幅度变化,盐 化物替代率不宜大于75%O(2) 考虑到沥青胶浆对盐化物替代量的敏感性

及盐化物沥青胶浆的感温性,推荐盐化物替代量范

围为50%〜75%。(3) 随着温度下降,沥青胶浆性能逐渐劣化，当

替代率＜75%时,盐化物替代率对沥青胶浆低温性

能影响不大。参考文献：:1:徐慧宁，张锐，谭忆秋，等•季节性冰冻地区冬季冰冻

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设备)J ]-吉林大学学报(工业版),2012,42 ( 1):57-62.:4:，李波，，等•复合型道路融雪剂制备及其性

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PVA、氧化淀粉与丙三醇中一CH伸缩振动也会造

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(2) 助剂均匀分散在制品纤维之间，断裂纤维 重新搭桥&纤维之间缝隙减小&分布更加平整，连接

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更加紧密。助剂加入降低了制品热降解起始、结束 温度,并减小质量变化率。PVAC胶粘剂中的羰基、

氧化淀粉、丙三醇、PVA中活性羟基与基材表面结

合产生大量氢键,且存在一CH、一CH及苯环，纤 维间结合更加紧密，因此热压后制品机械性能提高,

家标准化管理委员会.GB/T 6569—2006精细陶瓷弯 曲强度试验方法)S].北京:中国标准出版社,2006.[15] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国

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