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化工技術論文:探討瀝青再生還原劑預養護封層技術的研究與應用

來源:未知 2020-07-20 12:10

摘要:

  目前,國內的交通行業發展迅速,公路覆蓋率十分高。形成了高速公路和國家省,縣公路網。瀝青混凝土的路面因為良好的性能占到了90%得到了廣泛的運用。然而因為車輛載重的超負荷

  化工技術論文:探討瀝青再生還原劑預養護封層技術的研究與應用

  【摘要】:目前,國內的交通行業發展迅速,公路覆蓋率十分高。形成了高速公路和國家省,縣公路網。瀝青混凝土的路面因為良好的性能占到了90%得到了廣泛的運用。然而因為車輛載重的超負荷和天氣氣候等原因造成公路的使用性能不斷降低,隨著時間變化,越來越嚴重甚至增加了多種路面的災害發生的概率。一種由輕油和合成樹脂構成的瀝青再生還原劑能夠有效的改善公路的性能,對養護公路有重要作用。

  【關鍵詞】:瀝青 再生還原劑 預養護 封層技術

  盡管我國的公路建設已經取得了很大的成績,但是我國很多地方的公路仍存在因為技術等級低,路況差,通達深度不夠,公路養護技術不完善等問題。隨著瀝青再生還原劑的投入使用,大大的提高瀝青混凝土路面的使用性能,可以大大的延長道路的使用壽命,從而節約養護公路的成本。這是一種科學的有效的預防性養護封層新技術,本論文就瀝青再生還原劑養護封層技術問題進行研究。

  一、研究背景

  我國的公路建設在不斷發展進步,取得了很多的成績,目前高速公路通車總里程已經達到7.4萬km,穩居世界第二,我國公路的通車總里程已經達到398.4萬km,瀝青混凝土路面因為性能好,養護維修方便等優點被廣泛的使用到各級道路工程里。但是由于瀝青材料存在很多局限性,受外界影響大。瀝青混凝土路面的狀況會影響車輛行駛的安全性和舒適性,因而必須要通過科學的養護措施進行維護,以保持路面的使用性能,延長使用壽命,降低維護成本,發揮對應等級的公路在地區經濟發展中發揮重要的作用。如圖一所示:

  在道路路面結構良好或者路面病害發生的初期就對路面進行微表處、分層

  和超薄照面等預防性的養護措施的一種關于公路預養護的全新理念,可以防止道路病害向更嚴重的方向發展,達到延長路面結構使用壽命的目的,保持路面的平整度以及道路的完好率從而提高道路行駛的質量,降低道路成本,延長大型維修的期限。和傳統的壞了就修是完全不同的兩種理念。特別的注重預防性。

  二、瀝青的老化機理

  由于受到光照,雨水等自然條件和行車負荷的外部影響以及瀝青材料和氧等其他的化學物質進行化學作用或者是物理變化的綜合影響下,瀝青材料會產生許多的壞的影響。比如說瀝青質的老化,我們所說的老化是指瀝青材質的黏性加大,混凝土路面變脆變硬,可塑性和變形能力都降低,導致在車行過程中路面因為過脆而開裂。通過實驗分析后,可以明顯的看到同一種新舊瀝青的組分是不同的,主要表現在舊的瀝青的化學組分中雖然飽和分基本沒有改變,但是芳香酚減少了;膠質和瀝青質的增加了。

  引起瀝青組分發生變化的原因是多種多樣的,比如說和氧與光照發生的氧化,縮合作用以及輕油的發揮等等。通過研究發現,瀝青混合物中的礦料會隨著瀝青的氧化縮合產生化學反應,促使膠質R、瀝青質As等高分子化合物的產生。氧化縮合作用下,芳香酚的分子量增大了,向著膠質轉換了,而本身已經是大分子的瀝青質更大了,只有分子結構比較穩定的飽和分沒有發生大的改變,因而芳香酚不斷向膠質轉換,膠質向瀝青質轉換,瀝青質聚合成更大的分子。所以,瀝青的老化一般也認為是瀝青的化學組分轉移改變的結果。由于瀝青組分的改變轉移,造成了瀝青各部分組成物質的不平衡,加劇了瀝青的老化。

  三、還原養護技術的機理

  為了恢復老化瀝青的原有性能,通過從瀝青材料化學組中,分離出的老化機理進行分析發現,給它加入一部分分子量小的組分就可以重新協調組分,達到改變老化瀝青性能的作用。還有一種方法就是用過對比優質瀝青和老化劣質瀝青的成分,來確認應該添加那些組分,從而找到和這種組分配套的還原劑。由于瀝青的化學結構十分復雜,生產工藝的不同和油源技術的不同,即便是相同的化學成分,瀝青之間的性能也是有差距的。從制作工藝上來說,要找到某種組分固定的還原劑是相當困難的,不僅僅是對設備和工藝的要求高,而且成本也是非常高的。還有一種方法就是利用石油生產出的輕質油的混合物,比如說柴油,潤滑油等混合。由于輕質油份在自然條件下容易揮發,發生氧化,縮合等化學反應,改變分子的結構。因此被加入的油分是不能長期穩定的存在于瀝青里面的,只能在一個很短的時間里改善瀝青的性能,治標不治本。從其他方面來說,對于化學反應式來說,油份的過量加入會加快芳香酚——膠質——瀝青質的不可逆反應,也就是說反而加快了瀝青的老化;其次,盡管說因為油份和瀝青質兩者的溶度參數相差很大可以起到降低黏性的作用,但是這個并不能保證說可以形成穩定的高分子溶液。所以,通過輕油再生的瀝青混合材料的抗老化能力是很差的。

  為了能夠讓加入瀝青混合材料中的油分穩定下來,必須采取一些優秀措施來穩定材料中的油分。在大量的實驗后,一種由增加黏性的樹脂和輕油混合溶解的合成的國產新型的還原劑可以有效的克服上述問題缺點。

  四、性能改善與還原劑量的關系

  通過對泰普克SBS改性瀝青進行實驗研究,實驗數據對照后的三大指標如下表

  通過在老化后的瀝青中加入了2%、4%和6%、8%的等比還原劑,可以發現還原劑量和性能改善之間的關系。在一定的還原劑量下,老化的瀝青在延度和針人度都有所改善,改善程度與含量成正比。但是增加的幅度并不明顯。所以說,還原劑量的使用要根據具體情況來確定,不能隨便添加。

  五、再生還原瀝青的性能實驗

  合理的選用還原劑類型,確定最佳還原劑量以及制定合理的養護措施的基礎是要科學的確定瀝青還原劑對舊瀝青的使用性能的效果。所以我們通過實驗來確定路面施工養護的最佳時間。

  以TL-2000還原劑加入4%為研究對象。分別在瀝青5h.10h.15h.25h.35h.的時候對比兩個瀝青的針人度和延度的改善狀況。

  TL-2000還原劑對老化瀝青改善大概是針人度在18%~28%,延度在27%~72%之間,它的改善率與時間呈現出一種類似于拋物線的曲線關系,先增加后減少,峰值雖然存在但是不明顯。改善的最佳時間應該是在10~20h之間,對應到實際生活中應該是3年左右。所以瀝青混凝土道路的養護時間可以在第三年的時候開始進行。

  六、結束語

  瀝青還原劑能夠很好的改善養護老化后的瀝青路面,改善它的性能,提高使用的價值,延長它的使用壽命,降低養護的成本,所以研究瀝青還原劑養護封層技術是非常重要的,現在,一般的還原養護技術只是簡單的把還原劑鋪在瀝青路面上,依靠還原劑滲透入瀝青路面進行養護,雖然也能起到改善作用,由于受到調制的日照天氣和還原劑濃度,鋪灑厚度的多方面影響還不夠充分利用還原劑,所以還原劑的使用也是需要再繼續研究探討的。

  參考文獻

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  [6] 張華,石占斌,尹秀杰,郭培達. 預養護還原劑封層材料對老化瀝青基本性能的影響[J]. 建材世界,2012,05:42-44.

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