关于高密度聚乙烯改性沥青的几个问题.pdf

SHANGHAI HIGHIWAYS
关于高密度聚乙烯改性沥青的几个河题
田健君1,杜群乐2,李文清,黄卫东1
(1.同济大学道路与交通工程教育部重点实验室,上海201804;
2.河北省交通运输厅公路管理局,河北石家庄050051;3.邢台路桥建设总公司,河北邢台054001)
摘要:分别将低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)作为改性剂,研究两种PE对沥青混合料的高温稳定性的改性
效果。对比了 LLDPE和HDPE改性沥青的三大指标的变化、相应沥青混合料的车撤试验以及于法湿法工艺的马歇尔试验和车教
试验,结果显示:HDPE比 LLDPE更能有效提高沥青混合料高温稳定性,与此同时湿法工艺比干法工艺更加优良。
关键词:HDPE改性沥青;高密度聚乙烯;高温性能;工艺
0引言
据沙庆林院士提出的多碎石沥青混凝土(SAC)的理论
聚合物改性沥青技术已经被大量工程实践证明为确定的。多碎石沥青混凝土是一种粗集料间断级配沥
种行之有效的沥青改性技术。该技术已在我国各路青混凝土,其沥青用量较少,表观密度和毛体积密度
面工程项目中得到广泛应用,对我国路面整体质量的大,吸水率小。采用玄武岩时,两面各击75次马歇尔
提高起到了积极作用。其中聚乙烯(PE)以产量大,价实验的最佳沥青用量(油石比)按经验在4.5%
廉,最早被科研人员想到作为沥青改性剂。国内外科4.8%。用改性沥青时,沥青用量约可增加0.4%。本
研人员对PE改性沥青技术及其性能展开了大量研究研究选取SAC-16作为试验级配,并且各筛孔通过率
工作,但对其经湿法改性工艺和干法改性工艺所得满足要求。级配如图1。
沥青混合料的高温性能差异的对比研究很少。另外
PE可分为HDPE和LDPE。多数研究集中于对低密
表1FSSO70号基质沥性能指标检测结果
度聚乙烯的研究,国内对HDPE的研究极少,国外
试验项目
实测值」规范要求」试验方法
也只有少量研究2]。有研究人员认为由于HDPE的
针入度(25℃,1008,5s)/0.1mm62.3「60~80
1T0604
结晶度高达85%~97%。其分子链反复折叠紧密堆
软化点(环球法)/℃
黏度(135℃)/PaS
0.4
T0625
砌,分子链间作用力极强。所以溶剂很难浸人HDPE
溶解度/∥%
9.9≥99.5
1O607
而使之溶胀。而LDPE受大量支链的影响,其结晶度
闪点(COC)/℃
275
T611
只有55%~65%。其分子链间作用力相对较小而有
密度/gcm3
实测
T0603
利于溶剂的浸人。所以LDPE比HDPE更适合被用
延度(5cm/min,15℃)/cm>150100
Io605
作沥青改性剂们。本研究通过对比试验探究 LLDPE
质量变化/%
0.2
I0609
薄膜加热试验
与HDPE的改性效果,同时对PE政性技术的干法工
残余针人度比/%
≥61
(163℃,5h)
艺与湿法工艺的优劣进行了评价。
延度(15℃)/cm」56.7
≥15
T0605
1材料、級配及沥膏用量
表2玄武岩密度(网篮法)
本研究中基质沥青选用ESSO70号重交沥青。基
粒径/mn
本指标见表1
表观相对密度
2.924
2.925
2.932
粗集料选用玄武岩,密度见表2。细集料选用石
毛体积相对密度
2.864
2,854
2.851
灰岩,密度见表3。
表3石灰岩密度(容重瓶法)
研究中PE分别选用HDPE和 LLDPE。级配根
粒径/mm2.3611.1810.60.310.1510.075
收稿日期:2011-10-31
表观相对密度2.70812.69812.69612.700(2.69912.645
No201上峣名瑜57
SHANGHAI HIGHWAYS
得到不同改性剂掺量的HDPE改性沥青与ILL
DPE改性沥青的软化点,将其对比,见图2。
>100
>100>100
求尔邮
90 HDPE
级配上限%
级配下限%
中值
高模SAC-16
70
64.4
筛孔尺寸imm
50
图1SAC-16混合料合成级配曲线
PE摻量/%
图2PE不同搀量下软化点对比
根据已有的试验研究和国外相关规范以5%的沥青
用量来制备高模量沥青混凝土试件进行试验和分析?
测得不同改性剂掺量的HDPE改性沥青与L
同时依据所选级配,故本研究中沥青用量定为5%。
DPE改性沥青的针入度,将其对比,见图3。
M LDPE
2结合料配制方法及数据分析
45.4
MHIDPE
使用PE改性沥青的方法分为干法与湿法。干
34.6
法,即 Piusride法:在普通的沥青混凝土拌和机中增设
29.6
s30
一套PE颗粒添加装置。在生产中直接将称量好的
PE颗粒加人拌缸中,经过一定时间的充分拌和,即为
20
PE改性沥青混合料。湿法,即 Mcdonald法:预先将
104
PE颗粒与热沥青按比例充分混融制成PE沥青结合
5
料,再将其加人热矿料中拌和成PE改性沥青混合料。
PE珍量/%
本次研究采用的干法是将沥青混合料总量的3%左右
出3PE不同推量下针入度对比
的PE直接加入正在搅拌的热沥青混合料拌和锅中,
搅拌90s左右,即为PE改性沥青混合料。湿法为:采
不同改性剂掺量的HDPE改性沥青与LDPE改
用自动温度控制来控制电炉加热沥青,小型搅拌装置性沥青的黏度结果对比,见图4。
境拌。将PE投人沥青中,拌和温度拟定为190℃,拌
ALLDPE
8.6
和时间拟定为90min,即得PE改性沥青。本次试验将
RHDPE
PE的掺加量分别确定为外掺4%、5%、6%、8%,待搅
拌时间达到拟定时间,根据试验规程?,测定改性沥青
软化点(T0606一2000)和针入度(T0604-2000),同时
测量黏度。黏度测量采用由美国战略公路研究计划
211.741.58
(SHRP)在沥青结合料路用性能规范中采用的布洛克
0
菲尔德法。所得各改性沥青的基本指标数据见表4。
PE掺量/%
表4采用湿法各政性沥膏基本指标
图4PE不同搀量下黏度对比
PE种类
LLDPE
HDPE
外掺量/%
6
8
从以上三图可以看出,随着PE掺量的增加,两
人度/0.ma.3u.12612.145.43,513.642.6种PE改性沥青的软化点和黏度都增加,针入度减
软化点パで「6a.519:8>100~10064.4.318.31>10?小。而 LLDPE i改性沥青相对于HDPE改性沥青的
黏度/Pas1.27412.72a.5」8.61.5892.372.71.12」软化点和黏度增加的更快。所以可以认为LD