上海昌吉論述疏水性改性瀝青的粘彈特性

導(dǎo)讀:本文上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司選用硅烷偶聯(lián)劑表面修飾后得到的疏水性納米白炭黑作為瀝青改性劑，對(duì)疏水性納米白炭黑改性瀝青及瀝青混合料進(jìn)行了針入度試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)粘度試驗(yàn)、剪

來源：未知發(fā)布日期：2019-08-27 15:43【大中小】

納米級(jí)瀝青改性劑具有常規(guī)尺寸材料所未有的納米效應(yīng)，其可以從微觀結(jié)構(gòu)層面上改變改性劑與瀝青的交互模型從而改善瀝青的路用性能。納米材料的不斷開發(fā)與納米技術(shù)的發(fā)展為道路建筑材料及工程應(yīng)用帶來了新的發(fā)展契機(jī)。納米白炭黑作為一種精細(xì)化工產(chǎn)品，具有較高的撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和耐磨性能，往往作為一種補(bǔ)強(qiáng)劑廣泛應(yīng)用在橡膠涂料、塑料、環(huán)保和醫(yī)藥等方面。本文上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司選用硅烷偶聯(lián)劑表面修飾后得到的疏水性納米白炭黑作為瀝青改性劑，對(duì)疏水性納米白炭黑改性瀝青及瀝青混合料進(jìn)行了針入度試驗(yàn)、旋轉(zhuǎn)粘度試驗(yàn)、剪切流變?cè)囼?yàn)和靜態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)，并以針入度指數(shù)、旋轉(zhuǎn)粘度、復(fù)數(shù)剪切模量、彈性剪切模量、粘性剪切模量、相位角、車轍因子、應(yīng)變差以及Burgers粘彈參數(shù)為技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了粘彈性評(píng)價(jià)。

1針入度試驗(yàn)及布氏旋轉(zhuǎn)粘度試驗(yàn)
瀝青是一種典型的粘彈性材料，兼具胡克定律和牛頓粘性特點(diǎn)，其材料性能會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生轉(zhuǎn)變，在低溫時(shí)瀝青接近胡克彈性體，溫度較高時(shí)又表現(xiàn)為牛頓流體，瀝青從低溫到高溫過程中會(huì)經(jīng)歷粘彈性階段。本文上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中的GB/T0604-2011規(guī)定，進(jìn)行針入度試驗(yàn)來表征了瀝青的稠度，來表征瀝青的流變性質(zhì)。粘度是瀝青另一個(gè)重要的物理參數(shù)，一般用來評(píng)價(jià)瀝青在泵送和拌合期間瀝青的流動(dòng)性。本文上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司根據(jù)規(guī)程GB/T0625-2011，采用布氏旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定基質(zhì)瀝青及疏水性納米白炭黑改性瀝青的粘度來評(píng)價(jià)瀝青粘性流動(dòng)時(shí)的熱力學(xué)分子特性。

2動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)
動(dòng)態(tài)剪切試驗(yàn)(DSR)通過測(cè)量瀝青粘合劑的復(fù)數(shù)剪切模量(G*)、彈性剪切模量(G')、粘性剪切模量(G")、相位角(δ)以及車轍因子(G*/sinδ)來評(píng)價(jià)瀝青粘合劑的彈性和粘滯性。本文采用的剪切流變儀為英國(guó)馬爾文儀器公司生產(chǎn)的第二代Bolin系列流變儀。該儀器由量測(cè)夾具、溫度控制單元、加載模塊、量測(cè)系統(tǒng)以及控制輸出軟件組成。動(dòng)態(tài)剪切試驗(yàn)分為溫度掃描和頻率掃描兩種模式。本文上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司所進(jìn)行的頻率掃描試驗(yàn)采用應(yīng)力控制，應(yīng)力為150Pa，掃描頻率范圍是0.01rad/s~100rad/s,采用直徑均為20mm的震蕩版，兩種瀝青試件厚度均為1.5mm，并分別在30℃，40℃，50℃和60℃四種溫度下進(jìn)行頻率掃描。

3靜態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)
瀝青混合料的粘彈性能與路面的病害問題有著密切的聯(lián)系。目前普遍采用單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)、彎曲徑向蠕變?cè)囼?yàn)及三軸應(yīng)力蠕變?cè)囼?yàn)對(duì)瀝青混合料的粘彈性能進(jìn)行室內(nèi)評(píng)價(jià)。本文選用Cooper氣動(dòng)伺服材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行靜態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)來評(píng)價(jià)疏水性納米白炭黑改性瀝青混合料的粘彈特性。所有的靜態(tài)蠕變?cè)嚰捎幂喣敕ǔ尚偷膲K狀試件鉆芯獲得。為了降低試件兩端面的摩擦阻力對(duì)數(shù)據(jù)的影響，在試驗(yàn)前先試件將兩端面磨平后敷貼四氟乙烯薄膜。

4結(jié)束語
上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司通過針入度試驗(yàn)、布氏旋轉(zhuǎn)粘度試驗(yàn)、剪切流變?cè)囼?yàn)和蠕變?cè)囼?yàn)對(duì)疏水性納米白炭黑改性瀝青及其混合料的粘彈性進(jìn)行了深入探討，得出結(jié)論如下：
1.通過針入度試驗(yàn)、布氏旋轉(zhuǎn)粘度試驗(yàn)和DSR試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)加入疏水性硅烷白炭黑，可以改善瀝青常溫狀態(tài)下的觸變性，提高瀝青的粘度，降低溫度敏感性，增強(qiáng)瀝青的粘彈性能和高溫抗變形能力。
2.通過主曲線和位移因子分析可知，在低頻區(qū)，疏水性納米白炭黑的摻入可以提高瀝青的相位角，增強(qiáng)瀝青的彈性性能。通過分析疏水性納米白炭黑改性瀝青的Burgers模型參數(shù)，發(fā)現(xiàn)疏水性納米白炭黑的摻入可以提高瀝青的粘滯系數(shù)。
3.通過靜態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果分析可知，兩種瀝青混合料的Burgers模型參數(shù)隨著溫度的增加逐漸減小。疏水性納米白炭黑的摻入，可以明顯降低相同溫度下瀝青混合料的應(yīng)變值。此外，疏水性納米白炭黑的加入可以減小瀝青混合料的粘性部分，增強(qiáng)其彈性部分，從而獲得了更小的瞬時(shí)彈性變形，增大了瀝青混合料的粘性流動(dòng)變形和粘彈性延遲變形。

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