2. 1 DOA 与基质沥青配比优选
可知,随着 DOA 掺量的增加,沥青的针 入度逐渐减小,稠度会变得较大,也就意味着沥青的 黏度也变大。且 DOA 掺量越大,影响更为突出。当 掺量为 30% 时,针入度仅为 35. 6 mm。DOA 的主要 成分是胶质、沥青质和少量油分,它属于硬沥青,因 此,基质沥青中加入 DOA 后会变硬,导致针入度 减小。沥青的软化点随着 DOA 掺量的增 加而增加,表明 DOA 对沥青的热稳定性有一定的影 响。随着 DOA 掺量的增加,沥青的热稳定性越好, 同时也反映出沥青粘度越高,这与针入度得出的结 论一致。DOA 是一种高软化点的硬沥青,与基质沥 青混合 后,其软化点随之升高。当 DOA 掺 量 为 20% 时,沥青软化点提高了 7. 7% 以上。,DOA 对沥青粘滞性具有较强的影 响。当温度相同时,掺入 DOA 后,沥青的旋转粘度 与基质沥青相比有升高趋势,随着 DOA 掺量的增 加,粘度也越大,且随温度的升高而降低。从图中还 可以看出,20% 的 DOA 改性沥青在 175 ℃时的粘度 为 119 mPa·s,相比基质沥青仅上升了 12 mPa·s, 说明掺入 DOA 不会明显提高混合料的拌和温度和 施工温度,有利于改性沥青与集料拌和均匀。综合考虑 DOA 掺量对沥青试验针入度、软化点、延度及旋转粘度的影响,并考虑经济性等原因, 本文选择 DOA 掺量为 20% 。
2. 2 DOA /SBS 复合改性沥青常规指标评价
为了更好地发挥 DOA 的优势,同时弥补只掺入 DOA 产生的弊端,可以考虑掺加 SBS 与其复合。本 文制备了20% DOA + 3% SBS 复合改性沥青,测试其 常规性能指标SBS 的掺入导致 DOA 改性沥青的 针入度下降,软化点升高,延度增大,旋转粘度上升。 SBS 能有效增强 DOA 改性沥青的低温延性,还能进 一步提高其高温性能。同时,DOA/SBS 复合改性沥 青的各项性能指标基本满足 SBS 改性沥青的1-D 级 标准,表明其具有良好的路用性能。
2. 3 DOA 改性沥青流变性能分析
对 20% DOA 改性沥青、20% DOA + 3% SBS 复 合改性沥青、3% SBS 改性沥青及基质沥青和对应的 4 种 RTFOT 后残留沥青试样进行 DSR 试验,以车辙 因子 G* /sin δ 作为参考标准,剪切速率为10 rad /s。车辙因子 G* /sin δ 越大,表明沥青试样高温时 的流动变形越小,抗车辙性能和变形恢复性越好。 由表 4、表 5 可知,沥青的 G* /sin δ 都呈现随温度的 升高而减小的趋势。通过各沥青试样 G* /sin δ 的 比较,可以看出20% DOA + 3% SBS 复合改性沥青的 G* /sin δ 最 大,其 次 是 3% SBS 改 性 沥 青 和 20% DOA 改 性 沥 青,而 基 质 沥 青 的 G* /sin δ 最 小, RTFOT后也是同样的规律。
2. 4 DOA 改性沥青抗老化性能分析
沥青材料的老化是指在行车荷载及温度、水、氧 气和阳光等因素的长时间作用下,沥青内部结构发 生不可逆变化,导致其路用性能劣化[12]。因此,沥 青的抗老化能力至关重要,本文评价了 RTFOT 后 4 种沥青的常规性能指标RTFOT 后沥青的针入度减小、延度降低,导致 沥青变硬且延展性下降。其组分变化表现为芳香分 减少,胶质和沥青质增加。可知,4 种沥青试 样在 RTFOT 后,其残留针入度比的大小排序为: 20% DOA + 3% SBS 复合改性沥青 > 20% DOA 改性 沥青 > 3% SBS 改性沥青 > 基质沥青。残留针入度 比越大,则抗老化能力越好,这表明 DOA 的掺入能 有效改善沥青的抗老化性能。沥青老化主要是轻组 分的挥发、氧化等造成的,由于 DOA 中轻组分(芳 香分)含量很少,因此 DOA 改性沥青和 20% DOA + 3% SBS 复合改性沥青具有优异的抗老化性能。
2. 5 DOA 改性沥青DSC分析
对沥青试样进行差示扫描量热(DSC)分析,温度 测定范围为 - 50 ~ 150 ℃,升温速率为10 ℃ /min,测 试气氛为氮气,明 DOA 与基质沥青已完全相容,成 为均相体系。掺入 DOA 后,沥青体系的吸热峰位置 略有不同,表明沥青组分的存在方式及比例发生了 变化。另一方面,相比于基质沥青,DOA 改性沥青 的 Tg升高,这说明 DOA 将导致沥青的低温性能降 低,与前文的评价结果相一致。
3 结论
(1) DOA 对沥青的常规性能影响明 显,随 着 DOA 掺量的增加,沥青软化点升高,针入度和延度 减小,旋转粘度增大。一定范围内掺入 DOA 有利于 提高沥青的高温性能,但低温延性有所下降。
(2)20% DOA + 3% SBS 复合改性沥青能更好地 发挥 DOA 的优势,同时弥补只掺入 DOA 产生的弊 端。其各项性能指标基本满足 SBS 改性沥青1-D 级 标准,路用性能良好。
(3)沥青中掺入 DOA 或 SBS 后,车辙因子会增 大,其中以20% DOA + 3% SBS 复合改性沥青的车辙 因子最大,表明其高温稳定性十分优异。
(4)沥青中掺入 DOA 后,残留针入度比增大, 其中以 20% DOA + 3% SBS 复合改性沥青的残留针 入度比最大,表明其抗老化性能优良。
(5)DOA 与基质沥青相容性良好,能形成均相 体系。DSC 试验进一步表明 DOA 将导致沥青体系 的低温性能降低。