1、1多聚磷酸改性沥青的研究摘要：以沥青三大指标来确定多聚磷酸（简称 PPA）改性剂的最佳掺量。实验表明，PPA 在最佳掺量下，PPA 改性沥青混合料的高温稳定性显著提高，低温抗裂性稍有增加，水稳定性增强。 关键字：多聚磷酸 最佳掺量 路用性能 中图分类号：U414 文献标志码：A 一、 前言 PPA 作为一种沥青的化学改性剂在国外得到了一定的研究，与其它改性剂相比，PPA 对沥青具有优良的改性效果，并且不影响沥青的低温性能。国外研究人员将 PPA 与某些高聚物进行复配的改性沥青具有优良的高低温性能、抗老化性以及热稳定性。由于 PPA 是粘稠状液体，因此在制备改性沥青的时候不需要特殊的加工设备，而
2、且对制备温度也没有特别的要求，工艺简单。另一方面，PPA 改性沥青的价格也便宜，据研究，PPA改性沥青的价格仅为 SBS 改性沥青的 20%25%，但是混合料性能却可以达到 SBS 的 60%70%，由此看出，PPA 改性沥青的性价比相当高。 二、实验及结果分析 2.1 原材料 基质沥青：AH-70，中海石油公司泰州炼油厂；聚合度为 4 的 PPA；此外还有石灰岩碎石、机制砂、矿粉，其各项指标都符合公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004 要求。 22.2 PPA 改性沥青的制备工艺 PPA 易溶于有机物，而且具有熔点低的特点，所以本文采用的混合工艺为直接搅拌混合法。利用 PPA 低熔
3、点的特征，将脱水后沥青升温至130-150，将改性剂 PPA 直接加入熔融的沥青中，保持沥青温度在 130-150充分搅拌 5-10 分钟，使得 PPA 能比较均匀的分布在沥青中，也可使用高速剪切仪来搅拌沥青。 2.3 PPA 的最佳掺量 向基质沥青掺入不同掺量（0%、1%、1.5%、2%、3%、6%、9%）的PPA（此掺量为质量比） ，共 7 组试件。按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程 （JTG E20-2011） ，对这 7 组试件进行沥青三大指标测试。三大指标结果如表 1 所示。 表 1 不同掺量 PPA 改性沥青三大指标 从表 1 可以得出： 1）随着 PPA 掺量的增加，沥青的针入
4、度先减小后增大，沥青的粘度变高，是因为沥青本身相对分子质量较大，在加入 PPA 后，内部结构发生变化，沥青质含量增加，明显凝胶化所致，当 PPA 掺量等于 3%时，其针入度达到最小值。 2） 当 PPA 掺量小于 6%左右时，沥青的软化点都得到了提高，沥青的高温性能得到了改善。在试验掺量范围内，沥青的软化点先增大后减3小，在 PPA 掺量等于 2%时，达到最大值。PPA 加入能够明显提高沥青的软化点，关于机理目前还未定论，普遍认为 PPA 的加入变了沥青质在沥青中的分布状态，并且沥青中的分芳香组分在 PPA 的作用下转变为沥青质加了沥青质的含量，从而提高了软化点，但是 PPA 过多的增加会使沥
5、青过分凝胶化，从而又使得软化点下降。 3）沥青掺加 PPA 后，使得沥青质凝胶化，延度都不同程度的较小了，在掺量较小时，减小量较小而且较为平稳，当掺量较大时，延度大幅度的降低，而且下降速度很快。 综合沥青三大指标与 PPA 掺量的关系，确定 PPA 的最佳掺量为 2%，在此掺量下，沥青的针入度有所降低，软化点显著提高，延度稍有下降。三、混合料的路用性能 本文采用 AC-16 密集配混合料类型，根据 公路沥青路面施工技术规范 对 PPA 改性沥青和基质沥青混合料进行配合比设计，两者矿料级配皆为规范中所规定的级配中值，试验得出其最佳油石比分别为 4.5%与4.3%。在相同级配和各自最佳油石比下，比
6、较两种混合料的路用性能。 3.1 高温稳定性 按照公路工程沥青及沥青混合料试验规程测得 PPA 改性沥青混合料及基质沥青混合料在最佳油石比下的条件下，60的稳定度和车辙试验，结果如下表 2 所示。 表 2 混合料的高温稳定性试验结果 4由表 2 可知， PPA 改性沥青混合料的高温稳定性较基质沥青混合料明显提高，动稳定度增加一倍多。 3.2 低温抗裂性 把轮辙成型的试件切成 30mm35mm250mm 的小梁进行低温弯曲试验，跨径为 200mm，试验温度为 0 、-5、-10 、-15 、-205种温度，加载速率为 50 mm/min，采用路面材料试验机。在环境保温箱中对试件进行保温至少 6h
7、。PPA 改性沥青与基质沥青混合料破坏时的抗弯拉强度、弯拉应变和弯曲劲度模量与温度的关系曲线如表 3 所示。 表 3 低温弯曲试验结果 从表 3 得出：在低温下，混合料的抗拉强度温度的升高而增大，到-5后有开始降低，弯拉应变不断增大，说明随着温度的增加，混合料的韧性增强。弯曲劲度模量随着温度的升高而变小。PPA 改性沥青混合料较基质沥青混合料的抗弯拉强度有所增加，PPA 的加入提高了混合料的低温抗裂性。 3.3 水稳定性 对改性 APP 改性沥青混合料和基质沥青混合料进行冻融劈裂试验，结果列于表 4 所示。 5表 4 冻融劈裂试验结果 从表 4 可以看出，PPA 改性沥青混合料的水稳定性要好于
8、基质沥青混合料。 四、 结语 （1）PPA 改性沥青中 PPA 掺量较低，经试验研究所得，PPA 的最佳掺量为 2%，而一般聚合物改性沥青的改性剂掺量都 5%左右，从而可以节约成本，降低造价。 （2）PPA 在最佳掺量下，沥青针入度和延度有所下降，软化点显著提高，混合料的高温稳定性显著提高，低温抗裂性有所增加，水稳定性增强。 参考论文 1 黄维蓉.沥青及沥青混合料试验指导书M，重庆：重庆交通大学出版社，2006. 2 沈金安改性沥青与 SMA 路面M.北京：人民交通出版社，1999. 3 付立强，汪子灵.PPA 改性沥青的性能研究J，公路交通科技,2008 4 JTG E20-2011，公路工程沥青及沥青混合料试验规程S.北京：人民交通出版社，2011. 65 黄维蓉.纳米层状硅酸盐改性沥青混合料路用性能研究J重庆交通大学学报，2009. 作者简介：唐亭亭（1989-） ，女，硕士研究生，研究方向为高性能筑路材料
