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             ( 陳先生 )
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    抗油污劑應用于瀝青混合料路面研究

    發布:2015-12-07   隸屬于:公司新聞

      

                                                   

     

    公路在使用過程中,路面使用性能和壽命受外界環境(溫度、濕度、荷載、污染、雨雪等)的影響非常明顯。其中路面的污染,包括固體類(碎石、沙土、煤渣)、化學類(融雪劑)、油污類(車輛泄露的柴油、汽油、機油)等。其中油污類污染具有普遍性、不可避免性,尤其是在收費廣場這種車輛密集處更是明顯?;跒r青的有機類成份,被油污的瀝青混合料路面極容易發生瀝青與集料剝離,使混合料強度、粘聚力降低,進而發展為坑槽的病害。針對油污類病害,本文主要提出在收費站瀝青路面摻加抗油污劑的方案,改進其抗污染能力,并通過馬歇爾穩定度試驗驗證使用效果。


    原材料的物理指標


    瀝青。本試驗采用SBS(I-C)改性瀝青。


    集料。粗集料采用玄武巖(9.5~19mm、4.75~9.5mm、2.36~4.75mm),細集料采用石灰巖石屑(0~2.36mm),填料為石灰巖磨細礦粉。


    抗油污劑??褂臀蹌┏叵聻橐后w,是一種專門生產的化學產品。


    級配與最佳瀝青用量


    本文選用某工程瀝青路面表面層所運用的原材料及礦料級配。該配合比的最佳瀝青用量為4.7%(折算油石比為4.93%)。


    浸油試驗效果


    按照瀝青混合料總質量的0%、0.7%,分別在室內成型兩組不同抗油污劑摻量的標準馬歇爾試件。在常溫狀態下,將兩組試件浸泡于柴油中,柴油液面高出試件至少25px。通過隔段時間觀察,記錄兩組馬歇爾試件受油浸后的外觀狀態變化情況。(1)剛開始浸泡后,0%組柴油迅速變黑,說明瀝青很快與柴油發生相溶作用,形成溶液;0.7%組柴油顏色變黑的速度明顯緩慢。(2)浸泡24h后,撈出試件觀察,兩組4個試件均出現了瀝青膜從集料表面剝落、花白料現象,試件表面變得松散,觸手有軟弱粘滑感,而且0%組有更多顆粒剝落處、剝落程度也更明顯。(3)浸泡48h后,0%組試件有大塊顆粒松動,整體變軟;0.7%組混合料掉粒較少。(4)浸泡72h后,0%組試件不完整,表面有大面積脫落現象,甚至大塊的混合料缺失;柴油深度充蝕試件內部,骨架結構有坍塌趨勢;容器底部散落較多沒有瀝青裹覆的礦質混合料。而0.7%組試件整體性較好,有小面積剝落,但是沒有大顆粒丟失。


    抗油污劑對瀝青混合料力學性能影響


    為了研究抗油污劑對瀝青混合料穩定性能的改善程度,對添加和未添加抗油污劑的瀝青混合料分別進行“浸油”馬歇爾殘留穩定度試驗,記錄穩定度和流值。通過試驗結果數據可見,馬歇爾試件在柴油中浸泡后,強度損失非常大,但是摻加抗油污劑后強度損失幅度減小。值得注意的是,未摻加抗油污劑的試件由于損失嚴重,以致無法再進行馬歇爾穩定度試驗。


    原理分析


    柴油是輕質石油產品,復雜烴類(碳原子數約15~18)混合物,其中正十六烷的含量較多,其分子式C16H34。眾所周知,瀝青和柴油、汽油等油類是石油提煉過程中不同階段的產物,作為高分子聚合物,根據相似相溶原理,它們很容易發生溶解作用??褂臀蹌┑淖饔迷砼c其分子結構密切相關??褂臀蹌┘婢邿o機材料和有機樹脂的雙重性質,類似于乳化劑,其分子結構有親油基和親水基。親油基部分一般都是直鏈烷基或烷基苯基。親水基部分主要是胺基,少數還有羥基或其它基團。

     

    當與瀝青結合時,兩者發生乳化作用:抗油污劑的親油基與瀝青分子相吸引,親水基與瀝青分子相斥,導致抗油污劑分子一端吸附瀝青分子,另一端遠離瀝青分子表面,并向外伸展。當摻加量足夠時,大量的抗油污劑分子集聚相擁,漂浮在瀝青表面,形成一單層排列的親水基界面,如戰場中高舉的矛頭,形成保護傘。當柴油侵占瀝青混合料時,瀝青表面的這層保護傘阻擋了柴油分子與瀝青分子的直接接觸,自然不會或延緩發生溶解瀝青的現象。但是隨著柴油數量增多、接觸時間增長,抗油污劑分子與瀝青的結合力受到柴油的擠壓力,柴油分子打開缺口與瀝青分子接觸相溶,逐漸浸蝕瀝青,最終導致整層保護傘崩潰。當溫度升高時,抗油污劑分子親油基與瀝青分子的粘結力相對降低,容易失守,讓柴油分子得逞。從瀝青分子剝離的抗油污劑分子親油基會浸入柴油與瀝青混合液,親水基向外伸展,漂浮在表面。

     

    當瀝青從集料表面剝落后,馬歇爾試件內部的粘結力消失,隨著更多顆粒的裸露松散,嵌擠力更是損失殆盡。這就導致馬歇爾穩定度試驗無法進行。而在同一泡油時間內,添加抗油污劑的試件,整體性較好,強度殘留較大。

     

    抗油污劑防水的原理:抗油污劑與水相溶,但是當摻加抗油污劑的瀝青混合料與水接觸后,親水基一端與水溶于水,但不能將親油基一端從瀝青中帶出??褂臀蹌┎荒苋芙庥谒?,反而起到阻隔水直接沖刷瀝青,延緩了瀝青混合料的水損害。這就形成了一種防水的效果。

     

    結語

     

    通過試驗結果以及外觀表明,摻加抗油污劑后瀝青混合料的穩定性能得到極大地提高。該種添加劑材料在瀝青路面中的應用,可以很好地解決易受油污的特殊路段的健康問題,減低瀝青路面的養護周期和成本,延長公路收費場(站)、城市道路、機場道面以及其它易被污染路面的使用壽命,進而取得良好的經濟效益和社會效益。當應用于不同類型的瀝青混合料路面(SMA/AC/AK等)時,需要進一步通過室內試驗確定抗油污劑的合理摻量。當應用于高溫氣候區域時,可以提高柴油的溫度,給予馬歇爾試件更為苛刻試驗條件,以便模擬實際使用環境。實際道路若發生柴油泄露現象,應及時清理,減少柴油浸泡瀝青混合料的時間,減少對路面的破壞程度??褂臀蹌┰诮煌ㄐ袠I的應用很少,本次探索為今后的發展提供一定參考。

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