石墨烯纳米片改性沥青的制备及性能研究

发布时间：2024-02-03 11:51

　　为探究石墨烯纳米片(GNPs)对基质沥青路用性能的影响及改性机理,首先采用高速剪切法制备不同GNPs掺量的改性沥青,并通过多应力蠕变恢复试验(MSCR)、动态剪切流变试验(DSR)、低温弯曲梁流变试验(BBR)、差示扫描量热仪(DSC)及导热系数测试仪等手段对GNPs改性沥青的高温性能、低温性能、热性能及感温性能进行深入研究。其次,借助傅里叶红外光谱仪(FT-IR)对改性沥青的化学组成及结构进行表征与分析,从微观角度对GNPs的改性机理进行分析。结果表明:随着GNPs掺量的增大,具有二维层状结构的GNPs能够与热沥青发生较强的亲和作用,有效地对热沥青分子链段产生插层或缠绕,从而限制其在高温时的流动性;虽然GNPs能够增强改性沥青的交联密度,但却阻碍了沥青分子链段的运动,使得沥青试样在低温受荷载时的形变恢复能力下降;GNPs与基质沥青之间仅仅发生了物理作用,并未产生化学反应,二者间的化学兼容性良好,GNPs对基质沥青以物理改性为主。

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【部分图文】：

图1采用MSCR方法评价GNPs掺量对GNPs改性沥青高温性能的影响

采用MSCR方法评价GNPs掺量对GNPs改性沥青高温性能的影响，结果见图1。由图可知，在相同的试验条件下，同应力水平下的各类型沥青的累计应变γ均随加/卸载周期的推进而逐渐变大，且呈线性增长趋势；随着GNPs掺量的增大，改性沥青的累计应变γ不断减小，且均显著低于基质沥青。以第50....

图2GNPs掺量对GNPs改性沥青高温G*/sinδ的影响

GNPs掺量对GNPs改性沥青高温G*/sinδ的影响见图2。由图可知，随着温度由52℃逐渐上升至76℃，不同GNPs掺量的改性沥青的G*/sinδ均呈现下降的趋势，表明改性沥青与基质沥青具有相似的温度敏感性，在高温下均会由弹性向黏性转变；在相同温度下，随着GNPs掺量的增加，改....

图3GNPs掺量对GNPs改性沥青低温性能的影响

传统的低温延度试验可以反映沥青的低温性能，但延度数据往往较大，因而误差相对较大，评价并不准确，因此，本实验通过美国SHRP推荐的BBR方法对GNPs改性沥青的低温蠕变性能进行分析，测试指标为低温蠕变劲度模量S和蠕变劲度变化率m，结果见图3。由图可见，当温度从-12℃降低至-18℃....

图4GNPs掺量对GNPs改性沥青导热系数和热扩散率的影响

目前，关于沥青感温性能的评价方法多种多样，但这些方法都有彼此的局限和缺点，考虑到GNPs具有较高的导热系数，掺入至基质沥青中势必会影响沥青的温度敏感性，因此利用导热系数测定仪对沥青样品的导热系数和热扩散率进行测定，结果见图4。由图可见，基质沥青的导热系数为0.176W/（m·K）....

本文编号：3894139