有机改性硫酸钙晶须在沥青改性中的应用

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0265

摘要/Abstract

摘要：

为了获得力学性能更好的改性沥青，从而改善传统基质沥青路面性能，采用以磷石膏为原料制备的有机改性硫酸钙晶须对沥青进行改性，通过材料制备、分析检测及混合料试验，研究了所制备的有机改性硫酸钙晶须对改性沥青三大指标、表观黏度和高温性能的影响，探究了所制备的不同沥青混合料的路用性能。结果表明：有机改性剂主要以化学吸附的形式作用在硫酸钙晶须表面，经组合有机改性剂改性处理的晶须材料与沥青更好地相容，有机改性硫酸钙晶须的添加，一定程度上增强了沥青与晶须黏结强度，提高了沥青的高温稳定性，但其低温性能有所下降；且马歇尔试验、冻融劈裂试验及车辙试验结果，进一步验证了有机改性硫酸钙晶须改性沥青混合料的水稳定性和高温稳定性均较好，因此以磷石膏为原料制备的有机改性硫酸钙晶须改性沥青的路用性能更佳。

关键词: 磷石膏, 有机改性硫酸钙晶须, 改性沥青, 路用性能

Abstract:

To obtain the modified asphalt with better mechanical properties and improve the pavement performance of traditional matrix asphalt，the application of organically modified calcium sulfate whiskers（CSW），prepared from phosphogypsum，in asphalt modification were systematically studied.Through the materials preparation，analysis and testing，as well as mixture testing，changes of the three main indexes，apparent viscosity，and high-temperature performance of asphalt before and after modification using phosphogypsum and organically modified CSW were analyzed.Furthermore，the pavement performance of different bitumen mixtures was explored.The results indicated that the organic modifiers were mainly acted on the surface of CSW in the form of chemical adsorption.The whisker materials modified with combined organic modifiers were more compatible with asphalt.The introduction of organically modified CSW enhanced the bonding strength between asphalt and whiskers to a certain extent and improved the high-temperature stability，however，its low-temperature performance had been relatively reduced.The results were confirmed furthermore by the Marshall stability tests，freeze-thaw splitting tests，and wheel tracking tests.The water stability and high-temperature stability of the modified asphalt mixtures by phosphogypsum or organically modified CSW were better than those in matrix asphalt，and the pavement performance of the asphalt modified by organically modified CSW became better.

Key words: phosphogypsum, organically modified CSW, modified asphalt, pavement performance

中图分类号:

TQ132.32

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图/表 11

表1

表2

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级配	筛孔尺寸/mm
级配	16.00	13.20	9.50	4.75	2.36	1.18	0.60	0.30	0.15	0.075
目标上限	100	100	85	68	50	38	28	20	15	8
目标下限	100	90	68	38	25	15	10	7	5	4
设计级配	100	90	81.7	48.6	26.9	20.7	16.6	10.3	5.2	4

掺量/ %	软化点T/℃	针入度/（10^-1 mm）			15 ℃的延展度/cm	针入度指数PI	针入度温度指数AlgPen	相关系数R²	回归系数K	当量软化点T₈₀₀/℃	当量脆点 T_1，2/℃	塑性温度范围△T/℃
掺量/ %	软化点T/℃	15 ℃	25 ℃	30 ℃	15 ℃的延展度/cm	针入度指数PI	针入度温度指数AlgPen	相关系数R²	回归系数K	当量软化点T₈₀₀/℃	当量脆点 T_1，2/℃	塑性温度范围△T/℃
0	48.30	27.5	71.2	125.1	>100	0.425	0.043 5	0.998 1	0.781 4	48.774	-16.142	64.917
2	49.16	24.2	61.2	105.8	63.5	0.920	0.042 4	0.998 2	0.743 1	50.943	-15.658	66.602
4	50.28	20.2	51.1	85.9	60.8	1.235	0.041 7	0.999 2	0.676 7	53.391	-14.329	67.720
6	51.14	17.0	44.6	70.5	44.5	1.415	0.041 3	0.999 8	0.612 7	55.457	-12.918	68.378
8	52.68	14.7	37.6	59.6	43.0	1.730	0.040 6	1.000 0	0.559 4	57.726	-11.828	69.554
10	53.96	12.4	31.8	49.5	38.3	1.910	0.040 2	0.999 6	0.492 2	29.972	-10.274	70.246

掺量/ %	黏温曲线方程	回归系数m	相关系数R²
0	lglg（η×10³）=57.731-21.125 lg（T+273.15）	21.125	0.973
2	lglg（η×10³）=55.225-20.156 lg（T+273.15）	20.156	0.986
4	lglg（η×10³）=53.267-19.382 lg（T+273.15）	19.382	0.998
6	lglg（η×10³）=53.948-19.634 lg（T+273.15）	19.634	0.997
8	lglg（η×10³）=49.723-18.008 lg（T+273.15）	18.008	0.997
10	lglg（η×10³）=48.175-17.403 lg（T+273.15）	17.403	0.998

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