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《福建建材雜志》2014年第八期
1實驗結果與討論
1.1紙張實驗方法目前,國際上大都采用經驗方法判斷冷鋪瀝青混合料的疏松性與壓實性。結合有關研究成果,可從兩方面來綜合評價[3]。(1)將配置好的低溫冷鋪瀝青混合料存放一周,取出120g,室溫下分別置于厚實紙張上。均勻用力,將混合料用紙張滾成圓柱形,并來回滾動15次。(2)將紙張攤開觀察混合料的壓實性、疏松性、瀝青與紙張的粘附情況、瀝青與石頭之間的粘附情況,然后參考制定的標準進行評級評分,并記錄實驗數據[4]。
1.2瀝青的性能綜合具體的評級評分標準(根據廈門某企業實驗室提供)
1.2.1疏松性的評級評分標準(1)很好(96~100分):混合料成疏松狀、無成團狀或極少部分呈團狀(有團狀為96~99,無為100)。(2)好(81~95分):混合料較疏松,成團部分少于10%(成團為0~2%時為91~95,成團為2%~5%時為88~90,成團為5%~10%時為81~87)。(3)中(65~80分):紙張攤開后,成團部分于10%~25%(成團部分為10%~15%時為75~80,成團部分為15%~20%時為69~74,成團部分為20%~25%時為65~68)。(4)差(64分以下):成團部分在25%以上時為0~64。
1.2.2壓實性的評級評分標準(1)很好(96~100分):混合料成團狀,很結實,無疏松狀或極少部分呈疏松狀(有少部分分離為96~98,無為99~100)。(2)好(81~95分):混合料成團狀,比較結實,疏松部分少于10%(疏松部分為0~2%時為93~95,為2%~5%時為88~92,為5%~10%時為81~87)。(3)中(65~80分):紙張攤開后,混合料較難成團狀,疏松部分于10%~25%(疏松部分為10%~15%時為75~80,為15%~20%時為70~74,為20%~25%時為65~69)。(4)差(64分以下):疏松部分在25%以上時為0~64。
1.2.3瀝青與紙張的粘附情況的評級評分標準(1)很好(85~100分):紙張上瀝青的粘附面積少于5%(紙張上瀝青的粘附面積幾乎沒有時為100,紙張上粘附面積為0~2%時為95~99,紙張粘附面積為2%~3%時為90~95,紙張粘附面積為3%~5%為85~90)。(2)好(75~84分):紙張上粘附瀝青的面積于5%~15%(面積為5%~10%時為80~85,面積為10%~15%時為75~80)。(3)中(60~74分):紙張上粘附瀝青的面積于15%~35%(面積為15%~20%時72~75,面積為20%~25%時68~72,面積為25%~30%時為64~68,面積為35%時為60~64)。(4)差(59分以下):紙張粘附面積為40%時為45~60,紙張粘附面積為45%以上時為0~45。
1.2.4瀝青與石頭之間的粘附情況的評級評分標準(1)很好(90~100分):瀝青與石頭之間粘附很好,瀝青很少脫落,脫落面積的百分率小于1%(瀝青沒有脫落并且粘附得很好為100,瀝青少量脫落,瀝青與石頭之間粘附好為96,少量石塊可見,絕大部分粘附很好為93,瀝青脫落面積接近1%,為90)。(2)好(80~89分):瀝青與石頭之間粘附較好,瀝青少量脫落,脫落面積的百分率于1%~10%(脫落面積大約1%~5%時為88~90,5%~8%為85~88,8%~10%為80~85。(3)中(60~79分):瀝青與石頭之間粘附較差,瀝青的脫落面積為10%~25%(脫落面積為10%~15%時為75~79,脫落面積為15%~20%時為70~75,脫落面積為20%~25%時為60~70)。(4)差(59分以下):紙張粘附面積為40%時為45~60,紙張粘附面積為45%以上時為0~45。
1.3單因素實驗
1.3.1乳化劑對混合料性能的影響當基料的量(石料500g,瀝青18g,柴油3.06g)不變,改變乳化劑用量配制混合料五份,觀察混合料的表觀性狀,實驗結果如表1。從表1可見,乳化劑對混合料的壓實性效果明顯,在乳化劑為6.00%時粘結性很好,之后減小,所以6.00%時較合適。
1.3.2氫氧化鈉對混合料性能的影響當基料的量(石料500g,瀝青18g,柴油3.06g)不變,改變氫氧化鈉的量實驗結果如表2。從表2可見,氫氧化鈉使瀝青間的粘結性降低,瀝青與石子之間的粘附情況變差,但各組之間的差異不大。說明氫氧化鈉能降低瀝青的軟化點,降低粘度。根據上述實驗最佳用量為2.78%。
1.3.3添加劑對混合料性能的影響當基料的量(石料500g,瀝青18g,柴油3.06g)不變,改變添加劑的量實驗結果如表3。從表3可見,從疏松性判斷,混合料中添加劑的用量為28.88%時,效果最明顯,疏松性較好。
1.3.4催干劑對混合料性能的影響當基料的量(石料500g,瀝青18g,柴油3.06g)不變,改變催干劑的量實驗結果如表4。從表4可見,先隨環烷酸鈷量的增加粘結性變好,增加到3.33%左右時為最好,后隨量的增加粘結性與成膜情況變差,但差別不大。
1.3.5已二醇對混合料性能的影響當基料的量(石料500g,瀝青18g,柴油3.06g)不變,改變防凍劑的量實驗結果如表5。從表5可見,已二醇對混合料疏松作用隨量的增大越來越明顯,到33.33%以上時己二醇對混合料疏松性影響較小。
1.4多因素實驗
多因素正交實驗根據單因素實驗得出的結果,單因素實驗確定了單個因素對瀝青混合料的最佳摻量,現用最佳摻量為中間值,按照表6取值進行正交實驗(4因素3水平),正交因素水平表如表6,正交實驗配方如表7,正交試驗的評級評分記錄如表8,正交試驗表結果如表9。從表8可見,混合料的壓實性和疏松性的分數都比較高,效果明顯,成膜情況,瀝青、石頭和紙張的粘附情況的分數較高,效果也比較明顯。從表9可見最佳配方為A1B2C2D1,影響最大的因素是添加劑,配方一的疏松性及與石頭的粘附情況不夠理想,配方二與紙張及石頭的粘附情況不好,配方三的成膜情況較一般,配方四相對其它幾個配方來講都較理想,配方五與石頭粘附情況不好,配方六的壓實性不夠好,配方七疏松性不理想,配方八疏松性較差,配方九成膜情況不好。所以最佳配方為配方四:石料500g,瀝青18g(3.60%),柴油3.06g(17.00%),添加劑5.2g(28.88%),已二醇6g(33.33),氫氧化鈉0.5g(2.78%),環烷酸鈷0.4g(2.22%)。
2結論
在某企業瀝青混合料的基礎配方上,通過單因素實驗和正交試驗將氫氧化鈉、添加劑、已二醇和環烷酸鈷,得到瀝青混合料適合在冬季低溫度下儲存并使用。配方如下:石料500g,瀝青18g(3.60%),柴油3.06g(17.00%),添加劑5.2g(28.88%),已二醇6g(33.33%),氫氧化鈉0.5g(2.78%),環烷酸鈷0.4g(2.22%)。單因素實驗能夠確定單個因素對瀝青混合料的影響,多因素實驗能夠綜合各個因素對瀝青混合料的影響,正交實驗找出了最佳配方,也綜合考慮了成本,保證瀝青混合料配合比的經濟性。
作者:周家強孫志建陳林峰甘扶平單位:福建科之杰新材料有限公司