硅藻土改性沥青微观机理分析.pdf

V01 第33卷第9期 北京工业大学学报 33No9 2007年9月 0F UNIVERSITYOF7ItCHNoL()GY seD．2007 JOURNALBEUING 硅藻土改性沥青微观机理分析 张志清1，张兴友2，胡光艳2。郑丽敏3 (1．北京工业大学建筑工程学院，北京100022；2．长春市公路规划勘测设计院．长春130021 3．吉林省公路勘测设计院，长春130021) 摘要：利用扫描电镜结合Dsc量热试验，研究了硅藻土微观结构与沥青之间相互作用的机理，发现硅藻土可 以均匀分布于沥青中。并与沥青形成稳定体系．硅藻土所具有的特殊微观结构，能吸收沥青的油分，有助于改善 沥青的路用性能．硅藻土加入沥青，不仅起填料的作用，更主要的是改性作用．结果表明．硅藻土改性沥青能显 著提高混合料的高温稳定性．对低温抗裂性也有所改菩．为硅藻土改性沥青的应用提供了理论依据 ／ 关键词：道路工程；改性沥青；电镜分析和Dsc试验；微观机理 中围分类号：u414．75 文献标识码：A 硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由硅藻(一种单细胞的水生藻类)遗骸和软泥固结而成，是 一种性能很稳定的非金属矿。具有体轻、质软、多孔、耐酸、比表积大、化学性质稳定、热稳定性和吸附能力 强等特性．实践证明，在沥青路面材料中添加一定量的硅藻土，可以显著改善沥青混合料的高温性能、低 温性能、抗疲劳性能以及水稳定性能，延长路面使用寿命．目前国内硅藻土改性沥青已经得到一定应用。 但在硅藻土改性沥青的机理方面研究较少，尚未见到系统论述硅藻土改性机理的文献【1“．作者从硅藻土 微观结构出发，通过扫描电镜及Dsc试验方法．研究了硅藻土在沥青中的分布及与沥青之间的吸附状况， 硅藻土改性沥青的胶浆组成，分析了硅藻土与沥青之间的作用机理。为改善沥青胶浆的性能、提高其黏结 力等方面奠定了基础． 1高温性能试验分析 根据胶浆理论，可以认为沥青混合料是一种多级空间网状结构的分散系．沥青与其中的填料(矿粉、 纤维、水泥等)组成的沥青胶浆为最末一级的分散系，填料为分散相，沥青为分散介质．沥青胶浆虽然在 整个体系中所占的比例相对较小，但它在多级分散系中最为重要，对路用性能的作用影响巨大．因此。为 了改善其高温性能．使用各种填料是工程中常常采取的措施之一．作者利用动态热力分析的原理研究硅 藻土及矿粉对沥青高温性能的影响【4】，从而判断硅藻土与矿粉对沥青的作用． 研究采用的沥青为秦皇岛900沥青；矿粉由石灰岩轧制而成．其中0．075mm筛孔通过率大于90％； 硅藻土采用长白硅藻土．为便于比较，制作了6种沥青胶浆试样，即基质沥青、在基质沥青中分别加入质 1．4的矿粉． 为了保持一致性，采用60℃各种沥青胶浆的剪切弹性模量表示填料对沥青胶浆高温性能的影响．试 验采用法国Metravlb公司生产的MAK一04黏弹分析仪，试验结果见表1． 由表1数据可知。除c以外，60℃下各种填料的沥青胶浆剪切弹性模量明显大于基质沥青的剪切弹 性模量，说明填料有助于沥青胶浆抗车辙能力的提高，并且随填料用量的增加，高温性能明显改善．而C 胶浆中．由于矿粉用量较少。因此胶浆的高温性能没有明显改善；D胶浆和E胶浆由于填料增加，60℃剪 切模量得到了提高。说明矿粉做为填料，必须达到一定数量才能实现改善高温性能的作用．而B胶浆，虽 收稿日期：2006一06．14 作者简介：张志清(1965一)，男，内蒙古卓资县人．副教授 万方数据 北京工业大学学报 然只加入14％的硅藻土，但高温剪切模量提高了42％，如果硅藻土和矿粉只做填料起作用，它的60℃剪 切模量应该与胶浆c基本相同．同时从F胶浆看，沥青中加入硅藻土和矿粉后，60℃剪切模量与基质沥 青A相比提高了155％，与胶浆E相比，也提高了42％，可见硅藻土的改性作用，这与B胶浆所得结果是 一致的．因此，硅藻土加入沥青，不只起到填料的作用，更主要