上海昌吉論述疏水性改性瀝青的粘彈特性

導讀: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，對疏水性納米白炭黑改性瀝青及瀝青混合料進行了針入度試驗、旋轉(zhuǎn)粘度試驗、剪

來源：未知發(fā)布日期：2019-08-27 15:43【大中小】

納米級瀝青改性劑具有常規(guī)尺寸材料所未有的納米效應，其可以從微觀結(jié)構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)與納米技術的發(fā)展為道路建筑材料及工程應用帶來了新的發(fā)展契機。納米白炭黑作為一種精細化工產(chǎn)品，具有較高的撕裂強度、拉伸強度和耐磨性能，往往作為一種補強劑廣泛應用在橡膠涂料、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，對疏水性納米白炭黑改性瀝青及瀝青混合料進行了針入度試驗、旋轉(zhuǎn)粘度試驗、剪切流變試驗和靜態(tài)蠕變試驗，并以針入度指數(shù)、旋轉(zhuǎn)粘度、復數(shù)剪切模量、彈性剪切模量、粘性剪切模量、相位角、車轍因子、應變差以及Burgers粘彈參數(shù)為技術指標進行了粘彈性評價。

1針入度試驗及布氏旋轉(zhuǎn)粘度試驗
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，其材料性能會隨著溫度的變化而發(fā)生轉(zhuǎn)變，在低溫時瀝青接近胡克彈性體，溫度較高時又表現(xiàn)為牛頓流體，瀝青從低溫到高溫過程中會經(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規(guī)程》中的GB/T0604-2011規(guī)定，進行針入度試驗來表征了瀝青的稠度，來表征瀝青的流變性質(zhì)。粘度是瀝青另一個重要的物理參數(shù)，一般用來評價瀝青在泵送和拌合期間瀝青的流動性。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)粘度計測定基質(zhì)瀝青及疏水性納米白炭黑改性瀝青的粘度來評價瀝青粘性流動時的熱力學分子特性。

2動態(tài)剪切流變試驗
動態(tài)剪切試驗(DSR)通過測量瀝青粘合劑的復數(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)來評價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。該儀器由量測夾具、溫度控制單元、加載模塊、量測系統(tǒng)以及控制輸出軟件組成。動態(tài)剪切試驗分為溫度掃描和頻率掃描兩種模式。本文上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司所進行的頻率掃描試驗采用應力控制，應力為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℃四種溫度下進行頻率掃描。

3靜態(tài)蠕變試驗
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試驗、彎曲徑向蠕變試驗及三軸應力蠕變試驗對瀝青混合料的粘彈性能進行室內(nèi)評價。本文選用Cooper氣動伺服材料試驗機進行靜態(tài)蠕變試驗來評價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)蠕變試件均采用輪碾法成型的塊狀試件鉆芯獲得。為了降低試件兩端面的摩擦阻力對數(shù)據(jù)的影響，在試驗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、布氏旋轉(zhuǎn)粘度試驗、剪切流變試驗和蠕變試驗對疏水性納米白炭黑改性瀝青及其混合料的粘彈性進行了深入探討，得出結(jié)論如下：
1.通過針入度試驗、布氏旋轉(zhuǎn)粘度試驗和DSR試驗，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)蠕變試驗結(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，增強其彈性部分，從而獲得了更小的瞬時彈性變形，增大了瀝青混合料的粘性流動變形和粘彈性延遲變形。

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