有机膨润土在道路沥青中的作用研究?1O?北方交通有机膨润土在道路沥青中的作用研究田泽峰(辽宁省交通科学研究院,沈阳110015)摘要:采用试验室高剪切乳化机制备不同掺量条件下的有机膨润土改性沥青.通过对改性沥青性能指标的检测,分析了不同掺量条件下有机膨润土对沥青性能的影响,同时通过与钙基膨润土改性沥青性能指标的对比以及对扫描电镜图像差异的分析,论证了有机膨润土作为沥青改性荆的可能性,分析了有机膨润土改善沥青性能的原因.关键词:有机膨润土;改性沥青;扫描电镜;矿物粉体:U414.11文献标识码:B:1673—6052(2009)03—0010—031引言据报道,矿物粉体材料在道路沥青中的应用比聚合物改性沥青早几十年,但长期以来,矿物材料一直被看作是一种惰性的填料添加到沥青混合料中,充当沥青混合料结构的填充物质.随着粉体技术的发展,矿物粉体已经突破了充当结构填充物质的范畴,在沥青中体现出了一定的功能性,如荷载传递,裂纹偏转,胶体重构等.目前,应用于道路沥青中的矿物粉体,已见于报道的有硅藻土,炭黑,纳米碳酸钙,硫磺,高岭土等,其中硅藻土在道路沥青中的应用较为成熟,在我国云南,吉林等省份已经有数百公里的路段铺筑了硅藻土改性沥青路面.随着粉体技术的不断发展,矿物粉体在道路沥青中的应用将得到更多的关注,并且一些矿物粉体的独有作用也将不断的被发现.因此,研究矿物粉体在道路沥青中的应用将会成为未来一段时问道路材料研究领域的一个重要方向.膨润土,又称膨土岩,班脱岩,其主要成分为蒙脱石(Montmorillonite),它是一种层状硅铝酸盐矿物,其晶胞结构由二层硅氧四面体片和一层硅氧八面体片构成.由于这种特殊的结构,使膨润土具有很多优良性能,如膨胀性,阳离子交换性,悬浮性,分散性,黏结性,触变性以及稳定性,因此膨润土在涂料,医药,轻工,建材,化工,环保等领域有着广泛的应用.有机膨润土是以膨润土为原料,经过与季铵盐表面活性剂进行阳离子交换而形成的一种有机一无机复合材料.由于膨润土结构层间引入了可交换的有机阳离子,故而在有机介质中具有良好的悬浮稳定性,可以调整有机介质流变性质,通常用于涂料,建材,油漆等领域的悬浮剂,稳定剂和增稠剂.在我国,将膨润土用于道路沥青已见于有关文献,据报道膨润土可以显着地改善道路沥青的高,低温性能和感温性能,同时还可作为乳化沥青的稳定剂和辅助改性剂,提高沥青乳液的分散性和悬浮性.本文通过试验研究,探讨了有机膨润土作为沥青改性剂作用效果,阐述了有机膨润土在道路沥青中的作用特点和作用机理.2试验2.1试验原料试验分别选用有机膨润土和钠基膨润土作为研究对象,其中有机膨润土为天津华联有机陶土福利厂生产的TF一4612A溶剂型有机膨润土,钠基膨润土通过对法库钙基膨润土进行钠化处理得到.基质沥青采用辽河90(LH一90)重交通道路石油沥青.2.2设备及仪器试验采用上海ELE公司产试验室高剪切乳化机作为加工设备,制备改性沥青和乳化沥青试样,其转速范围为0～12000r/min,额定功率0.5kW;所采用的检测仪器如表1所示.表1沥青性能检测仪器检测指标设备产地及型号针入度嫠表航测控技术研究所’ZR一型自动数显针人度延度北京兰航测控技术研究所,YS～3型自动延度测试仪软化点喜蓑航测控技术研究所,RH一.型自动数显软化点SEM照片日本JEOL公司,JSM一5600LV扫描电镜2.3试样制作制作膨润土改性沥青试样的工艺流程如图1所示,具体操作过程如下:第3期田泽峰:有机膨润土在道路沥青中的作用研究TLl_Ofl々晤軎I………一…～rjl●一搅拌缸:nnn上’nn,.:甘仃4-;q1n:on.¨}工L(1O00ml,搪瓷量杯)…～………………’一I右如嘭润4-牲害1n1n一I…”一.J.右扣嘭l………一～…l,l-一图1有机膨润土改性沥青加工流程(I)称取基质沥青和有机膨润土,将膨润土在为了进行对比分析,试验还向沥青中添加了80℃环境中烘干5h以至有机膨润土粉末松散,易流5wt%的钙基膨润土.由各项指标的检测结果可见,动,加热沥青至140～150oC至沥青无凝块,待用;膨润土改性沥青的25℃针入度与基质沥青相比有(2)将烘干好的有机膨润土分批加入到盛有沥较大幅度的降低,PI变化不大,软化点提高了青的搅拌缸中,加人一批随即搅拌,待有机膨润土全3.4~C,5cC延度减小程度较大,减小了9.2cm,与同部浸人到沥青中,再加入下...