彩色沥青的制备及其路用性能研究

0　前言

随着社会经济的发展，科学技术的进步，彩色沥青路面引起了越来越多国家的关注。彩色沥青路面具有能与周围环境相协调，美化城市、减缓驾驶疲劳、促进行车安全、缓解“热岛效应”等优点[1]。目前人们生活水平不断提高，对环境审美观念不断增强，以及交通事故的频频发生，彩色路面在城市中得到广泛的应用。

本文引入一种“临界凝胶材料” — 聚合物B，采用互穿聚合物网络法进行制备彩色沥青结合料，在生产过程中加入交联剂，激活其中的活性官能团，与工业油和石油树脂中的少量双键反应，形成互穿网络结构，能够很好地改善彩色沥青结合料的高低温性能。其软化点能够达到70 ℃以上，比国标要高出25 ℃，混合料的动稳定度能够达到2000次/mm以上，比国标要高出1倍，并且不影响其它性能。在生产设备上，不需要剪切，只需要机械搅拌就可以达到很好的相容互溶效果，降低了生产能耗。

武成龙和鬼算盘打得异常激烈。回龙剑如银蛇飞舞，不断攻击着鬼算盘的全身，然而鬼算盘那二尺一寸长的、近尺宽的、怪异的、乌黑发亮的铁算盘好像一面盾牌一样有效扼制了长剑的攻势。长剑的轻灵飘逸与铁算盘的沉重而笨拙相映成趣，不时响起“叮！叮！叮！”轻脆悦耳的碰撞声，如果没有斗场中刺耳的剔肉刮骨声掺杂其间，会让人感到那不是一场生死搏杀，而是一场陶醉人心的表演。

本文对彩色沥青混合料的配合比设计及路用性能进行研究。通过试验表明，彩色沥青混合料的高低温性能和水稳定性能均表现优良。

1　彩色沥青结合料的制备

1.1　彩色沥青结合料的组成成份

本文制备的彩色沥青结合料的原材料包括芳烃油、石油树脂、聚合物B和交联剂C。

聚合物B是自主研发的一种“临界胶凝材料”，是将废旧瓶片料在高温下进行降解，同时加入少量马来酸酐，合成一种改性不饱和聚酯材料，与通用不饱和聚酯相比，其极低的不饱和酸/饱和酸比造就了该材料的高柔韧性能。而且在加入交联剂C后，可以激活其中的不饱和双键，是一种接近胶凝，但又不失流动性的状态，大大地提高了材料的力学性能。聚合物B的主要结构是含有微量不饱和双键的长链聚合物，长链中含有苯环等官能团。

从表3可以看出，同是70号彩色沥青结合料，在针入度都在60～80(0.1 mm)的范围内，其指标相差较大。理想的道路石油沥青在高温时呈现黏流态，并且具有较低的感温性；在低温时为弹性体，具有较好的形变能力。彩色沥青结合料C的黏流态温度(当时软化点T800)明显高于市售同类产品，脆化温度(当量脆点T1，2)明显低于市售同类产品，这是因为本文中的彩色沥青结合料C通过加入聚合物B，使聚合物和石油树脂之间形成化学接枝，结构中的交联点，形成互传网络结构，在高温时，分子链充分伸展，石油树脂成为共聚物中的亲芳烃油端，使共聚物能很好地相容在芳烃油。在低温时，由于体系中的网络结构，当分子链受力的情况下，能达到良好的回弹效果，保证了低温的形变能力。所以彩色沥青结合料C的塑性温度范围T800- T1，2，比市售同类产品高出22.4 ℃，对温度的适应性更好，更适合中国这种南北纬度跨度大、气候环境复杂的国情。

通过各种原材料的掺配，制得4种彩色沥青结合料A、B、C、D，掺配比例见表1所示。

从表2 中可以看出，4种彩色沥青的针入度均满足GB/T 32984-2016《彩色沥青混凝土》的技术要求。随着聚合物B掺量的增大，针入度逐渐减小，软化点逐渐提高，延度逐渐减小，粘度逐渐增大。这是因为聚合物B是含有可反应的官能团，加入交联剂后，可激发聚合物中的官能团与石油树脂中的官能团进行接枝反应，形成互穿网络结构。随着聚合物B掺量的增加，交联点增多，会提高接枝共聚物的交联密度，增加彩色沥青结合料的刚性，同时损失其柔性，选择一个合适的聚合物B的掺量，达到强而韧的目的。

  

表1 彩色沥青结合料的掺配比例结合料类型各成分掺配比例/%芳烃油石油树脂聚合物B交联剂C彩色沥青结合料A504721彩色沥青结合料B4745.561.5彩色沥青结合料C4642102彩色沥青结合料D4340143

1.2　彩色沥青结合料的制备

首先称取一定质量的芳烃油，加热至140～150 ℃，加入石油树脂和聚合物B，400～500 r/min搅拌30 min，然后加入交联剂D，400～500 r/min搅拌60 min，即得到彩色沥青结合料。与常规加SBS、SBR等聚合物作为补强剂相比，该制备工艺中无需高速剪切，可降低生产过程中的能耗。

2　彩色沥青结合料的性能研究

2.1　常规指标性能测试

按照我国现行规范《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)[2]的规定要求，进行沥青的针入度、软化点、延度、粘度常规性能试验，试验结果如表2所示。

  

表2 彩色沥青结合料性能指标试验结果结合料类型针入度(25℃,100g,5s)/(0.1mm)软化点/℃延度(10℃,5cm/min)/cm粘度(135℃)/(Pa·s)彩色沥青结合料A69.255.573.40.458彩色沥青结合料B67.662.865.20.681彩色沥青结合料C63.471.252.60.792彩色沥青结合料D59.676.943.92.689(50～70)(≥55)(≥30)(≤3) 注:括号内为国标要求[3]。

此次调研的科研众包培育平台中，除了纯市场化经营的商业平台外，也有以公益性为主的公共服务平台。调研发现，在平台盈利模式上，纯商业化的平台大都摸索出如服务佣金、高附加值产品开发提成、广告收入、平台增值服务(专利项目申报、科技人才猎头)等盈利模式，为平台的深入发展和持续创新提供现金流支撑。公益性为主的平台也在服务中慢慢探索能够“自我造血”的商业模式(见表1)。

同时，当聚合物B掺量达到14%时，其粘度突然增大，说明彩色沥青结合料中交联点过多，有凝胶的倾向。所以本文选择彩色沥青结合料C，确定彩色沥青结合料的最佳配比为： 芳烃油∶石油树脂∶聚合物B∶交联剂C=46∶42∶10∶2。

由于沥青的2个指标弗拉斯脆点以及环球法实测软化点表征沥青结合料的低温抗裂性和高温稳定性受含蜡量的影响[4]，故本文分别采用《公路沥青及沥青混合料试验规程》T0604 — 2011和 T 0606 — 2011的方法检测彩色沥青结合料的针入度(15、25、30 ℃)和软化点，并计算各彩色沥青结合料的当量脆点T1，2和当量软化点T800，探究彩色沥青结合料的高、低温性能。

2.2　与市售同类产品比较

③ 按提供数码样张，对印刷信号条监测，确定印刷实地密度值，保证各印张色彩印刷的稳定与一致，实现色彩的准确复制。

彩色沥青合成过程中，交联剂C可激活聚合物B的不饱和双键，并与石油树脂中的微量双键进行交联，形成具有少量交联点的互穿网络共聚物。与其它改性剂相比，聚合物B是通过与树脂发生接枝共聚反应，以化学形式相容。

  

表3 彩色沥青结合料C与市售同类产品针入度和软化点比较类别针入度(100g,5s)/(0.1mm)15℃25℃30℃针入度指数PI当量脆点T1,2/℃当量软化点T800/℃软化点/℃塑性温度范围T800-T1,2/℃彩色沥青结合料C31.063.4107.90.83-24.655.271.279.8市售同类产品20.871.9112.2-1.33-10.546.957.557.4

由于工程施工阶段需对彩色沥青结合料保温储存、加热拌合，服役期间混合料也须接受紫外线的辐射，从而导致彩色沥青不得不经历生产过程短期老化以及服役过程长期老化的历程，使得彩色沥青结合料的技术指标产生衰减趋势。本文采用公路沥青及沥青混合料的试验规程T0610 — 2011的方法模拟彩色沥青结合料在施工阶段的短期老化，在(163±0.5)℃环境以室内旋转薄膜烘箱(RTFOT)连续老化85 min。沥青混合料服役期间的长期老化过程T0630 — 2011的方法模拟，在110 ℃稳定条件下，连续老化20 h,以下简写为PAV老化。

沥青混合料级配采取AC-13，通过试验得出，彩色沥青结合料的最佳油石比为5.2%，红色着色剂添加量为2.5%，取代矿粉，级配表见表5。确定配合比为： 9.5～13.2 mm∶4.75～9.5 mm∶0～4.75 mm∶矿粉和着色剂=18%∶28%∶50%∶4%。级配曲线见图1。

  

表4 彩色沥青结合料C与市售同类产品耐久性比较类别RTFOT老化后PAV老化后质量损失/%残留针入度(25℃,100g,5s)/(0.1mm)残留针入度比/%残留延度(10℃)/cm残留针入度(25℃,100g,5s)/(0.1mm)残留延度(10℃)/cm彩色沥青结合料C1.15244.670.315.238.98.5市售同类产品1.32649.869.314.635.24.3

3　彩色沥青混合料的路用性能研究

根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中的相关试验方法，对彩色沥青混合料分别进行高温车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，评价沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性。

3.1　彩色沥青混合料的制备

从表4可以看出，在RTFOT老化过程中，彩色沥青结合料C与市售同类产品之间性能差别不大，但经过PAV老化后，彩色沥青结合料C的残留针入度和残留延度都要明显好于市售同类产品，特别是PAV老化后的残留延度(10 ℃)，彩色沥青结合料C要比市售同类产品高出97.7%。这是因为市售同类产品中常用的改性用聚合物(如SBS、EVA等)与石油树脂都是物理作用溶解在芳烃油中，两者之间是以分子间作用力相连，随着老化过程中芳烃油的减少，聚合物与石油树脂之间缺少了芳烃油作为中间桥梁，两间之间的相容性也会变差，起不到原有的改性增强作用。而彩色沥青结合料C中聚合物B与石油树脂之间通过交联剂D化学接枝在一起，其共价键的键能要远大于分子间作用力，在PAV老化过程中，更多的是体现芳烃油的小分子的损失，而不是聚合物B与石油树脂的离析。

参考文献：

  

表5 AC-13矿料级配计算表筛孔尺寸/mm通过率/%9.5～13.2mm4.75～9.5mm0～4.75mm矿粉和着色剂/%合成级配/%规范级配范围/%下限上限中值16.0100100100100100.010010010013.25610010010099.81001001009.53.697.110010092.190100954.750.21.693.810081.8688576.52.360.20.360.710051.43868531.180.20.345.310034.52450370.60.20.33010026.8153826.50.30.20.318.810019.11028190.150.20.313.999.213.572013.50.0750.20.310.295.710.951510

3.2　彩色沥青混合料路用性能分析

彩色沥青混合料的路用性能试验结果如表6所示，由表6中的数据可知，彩色沥青结合料C的路用性能的动稳定度，最大弯应变、残留稳定度和冻融劈裂强度比都符合国标要求。特别是动稳定度比国标要求高出39%，这说明彩色沥青C混合料的高温性能较好，与结合料测试中的高软化点、高当量软化点T800相呼应。

发病初期就开始用药，在阴雨天可用50%速克灵烟剂或粉尘剂熏棚，也可结合西红柿蘸花，在2.4-D溶液中加0.2%速克灵或多霉灵，既防止落花，又兼治病害。

  

图1　泰勒级配曲线

  

表6 彩色沥青混合料的路用性能类别高温性能低温性能水稳定性能动稳定度(次·mm-1)最大弯应变B残留稳定度MS0/%冻融劈裂强度比TSR/%彩色沥青结合料C33422396με82.083.2市售同类产品22582156με80.580.6(≥2400)(≥2000με)(≥80)(≥80) 注:括号内为国标要求。

4　结论

本文旨在研发一种新型彩色沥青结合料，其组分之间以共价键进行化学接枝，具有良好的高低性能。采用沥青针入度试验、软化点试验、延度试验测试了彩色沥青结合料的技术指标，确定了彩色沥青结合料的最佳配比为芳烃油∶ 石油树脂∶聚合物B∶交联剂C=46∶42∶10∶2。与市售同类产品进行比较，彩色沥青结合料C的塑性温度范围T800- T1，2，比市售同类产品高出22.4 ℃，对温度的适应性更好，更适合中国这种南北纬度跨度大，气候环境复杂的国情。在此基础上，进一步评价了彩色沥青混合料的路用性能。本文所制备的彩色沥青的各项指标均满足我国现有国标的要求，在道路工程中具有巨大的推广应用价值。

运动控制系统一般在三年级下学期或四年级上学期开设，此时学生的专业基础课和专业课已基本学完，然而在各门课程的知识理解和灵活运用上，相当一部分学生还有待提高，这就给学生学习该课程带来困难。随着课程进度的深入，一些学生会感觉跟不上课程的节奏，出现掉队的现象，教师不得不在运动控制系统课程的课堂上重新复习以上专业基础课程中的相关知识，在授课学时受限的情况下影响课程教学进度，很多与课程内容相关的前沿知识和扩展知识无法进行补充。课程内容经典但略显陈旧，没能完全调动起学生的内在主动性和学习积极性。因此需要对理论教学进行改革，课程群的概念应运而生。通过四届学生的教学实践，取得较好的效果，学生和教师反映也不错。

[1] 刘俊，陈思旻.新型乳化彩色沥青开发与应用探讨[J].城市道桥与防洪，2011(12)：151-154.

如果你发现这些前景令人担忧，如果你不喜欢生活在数字专政或某种退化的社会中，那么你能做出的最重要的贡献就是找到办法，防止过多的数据集中在极少数人手中，并找到方法使分布式数据处理比集中式数据处理更有效率。这些任务并不容易。但实现这些目标可能是民主的最佳保障。

[2] JTG E20-2011,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

[3] GB/T 32984-2016,彩色沥青混凝土[S].

[4] 沈金安.道路沥青的当量软化点及当量脆点指标[J].公路交通科技，1997(1)：48-54.

如果晚上预测到会下雪，而又不得不将车辆停在室外时，可以准备报纸或是塑料薄膜覆盖在车身上，甚至事先准备一套车衣。这样第二天只要将报纸轻轻一揭，冰雪全部抖落下来，车辆上看不到冰雪的痕迹，也就不用再频繁洗车了。