硬质沥青老化前后流变分析及高温性能比较
发布时间：2019-10-07 23:19
【摘要】：研究了老化前后硬质沥青的动态力学流变性能并对高温性能进行比较,采用DSR对流变性能进行分析,利用车辙试验对其高温性能与4%抗辙裂剂改性沥青进行比较。研究表明:G*回归得到的GTS证实老化前后硬质沥青的温度敏感性均低于SBS改性沥青和基质沥青;在实验温度内,老化前后硬质沥青的黏弹性变化趋势相似,温度升高使得材料的弹性作用减弱,黏性行为增强,但老化后沥青黏性行为开始占据主导地位的温度高于老化前,表明老化提升了硬质沥青的弹-黏转变温度。车辙因子、动稳定度的对比结果为:老化后硬质沥青硬质沥青抗辙裂剂改性沥青,两者综合证实了硬质沥青具有优异的抵抗高温变形的能力,其可以作为原料或改性剂用于南方等高温地区沥青路面的铺设及抗车辙剂类产品的研发。
【图文】：
量的抗辙裂剂，在温度170～180℃，转速4000r/min下剪切混合均匀，剪切时间在30min左右。2结果与讨论2．1流变性能分析沥青是一种典型的黏弹性材料，其路用性能受温度影响较大，因此需要分析其在连续变化温度范围内的流变行为。鉴于硬质沥青自身的特性，笔者将考察温度的上限提高至100℃。复数剪切模量G*是材料在重复剪切时抵抗剪切变形的度量，用来评价材料抵抗变形的总能力［8］。G*包括储能模量G'(表征材料变形过程中能量的储存和释放)和损耗模量G″(表征材料变形过程中内部摩擦而散失的热量)。由图1可见，G*随温度的升高而不断降低，且硬质沥青老化后的G*均较老化前高，这是由于老化作用使得沥青中轻质组分减少，重质组分增多，沥青由溶-凝胶型向凝胶型转变的结果。图1硬质沥青老化前后G*随温度变化Fig．1IsochronalplotsofG*changingwiththetemperaturebeforeandafteraginghard-gradeasphalt对于沥青感温性能的评价，常规的针入度评价体系由于受到温度范围的限制因而存在局限性。G*是沥青本身固有物理性质的定量描述，采用G*回归得到的复数模量指数GTS可在更广泛的范围内表征沥青材料的温度敏感性。温度的对数与G*的双对数成如下线性关系:lglgG*=GTS×lgT+C式中:G*为复数模量，Pa;T为温度，K。GTS控制的温度范围较针入度指数宽泛，且每个温度下的G*对整个温度范围的GTS的影响很小，可减少外延性误差，因此用GTS评价沥青的感温性能更具有科学性［9］。为了对硬质沥青老化前后的感温性能进行更直观的判断，笔者选取壳牌90#基质沥青、4%SBS改性沥青与硬质沥青分别对其进行短期老化，主要考察老化前后3种沥青在中高温区域的温度敏感性，温度取58、64、70℃
图2不同沥青老化前后lglgG*-lgT关系Fig．2ＲelationoflglgG*-lgTofdifferentasphaltbeforeandafteraging表2不同沥青老化前后GTSTable2GTSvalueofdifferentasphaltbeforeandafteraging名称老化前老化后GTSCＲ2GTSCＲ2基质沥青－6．0315．740．999－5．7715．110．999改性沥青－4．1911．170．993－3．8610．360．998硬质沥青－2．156．200．998－1．745．170．999由图2及表2可知，3种沥青老化前后的GTS均为负值，且老化后斜率均较老化前小，表明对3种沥青而言，老化过程均使其感温性能下降。无论老化前还是老化后，，硬质沥青的斜率均低于另外两种，曲线更趋于平稳，表明硬质沥青的G*受温度影响的趋势更小，对温度更不敏感。G'为沥青中的储能模量，其随温度的变化规律见图3。图3硬质沥青老化前后G'与tanδ随温度变化Fig．3VariationofG'andtanδchangingwiththetemperaturebeforeandafteraginghard-gradeasphalt由图3可见，老化前后硬质沥青的G'均随温度的升高而不断下降，表明高温阶段沥青的弹性作用逐渐减弱。老化后硬质沥青的G'均高于老化前，代表老化过程增强了沥青的弹性作用。老化前后硬质沥青的损耗因子tanδ随温度的升高而增大，代表高温阶段沥青的黏性行为逐渐明显。温度的升高增大了沥青的自由体积，黏性成分增加，弹性成分减小，使得沥青从低温时的高弹态向高温时的黏流态转变［10］。与此同时，硬质沥青老化前tanδ均高于老化后，表征老化过程降低了硬质沥青的黏性，增强了弹性。这与G'的变化趋势一致，即随温度的升高，沥青逐渐由弹性向黏性转变。老化过程增强了硬质沥青的弹性行为，沥青的弹性主要由沥青质等重组分决定，黏性主要由蜡含量决定［11］，老化过程增强了沥青质的
【作者单位】： 山西省交通科学研究院;新型道路材料国家地方联合工程实验室;
【基金】：山西省交通运输厅科研项目(2016-1-27) 山西省基础研究项目(2015021074)
【分类号】：U414
【图文】：
量的抗辙裂剂，在温度170～180℃，转速4000r/min下剪切混合均匀，剪切时间在30min左右。2结果与讨论2．1流变性能分析沥青是一种典型的黏弹性材料，其路用性能受温度影响较大，因此需要分析其在连续变化温度范围内的流变行为。鉴于硬质沥青自身的特性，笔者将考察温度的上限提高至100℃。复数剪切模量G*是材料在重复剪切时抵抗剪切变形的度量，用来评价材料抵抗变形的总能力［8］。G*包括储能模量G'(表征材料变形过程中能量的储存和释放)和损耗模量G″(表征材料变形过程中内部摩擦而散失的热量)。由图1可见，G*随温度的升高而不断降低，且硬质沥青老化后的G*均较老化前高，这是由于老化作用使得沥青中轻质组分减少，重质组分增多，沥青由溶-凝胶型向凝胶型转变的结果。图1硬质沥青老化前后G*随温度变化Fig．1IsochronalplotsofG*changingwiththetemperaturebeforeandafteraginghard-gradeasphalt对于沥青感温性能的评价，常规的针入度评价体系由于受到温度范围的限制因而存在局限性。G*是沥青本身固有物理性质的定量描述，采用G*回归得到的复数模量指数GTS可在更广泛的范围内表征沥青材料的温度敏感性。温度的对数与G*的双对数成如下线性关系:lglgG*=GTS×lgT+C式中:G*为复数模量，Pa;T为温度，K。GTS控制的温度范围较针入度指数宽泛，且每个温度下的G*对整个温度范围的GTS的影响很小，可减少外延性误差，因此用GTS评价沥青的感温性能更具有科学性［9］。为了对硬质沥青老化前后的感温性能进行更直观的判断，笔者选取壳牌90#基质沥青、4%SBS改性沥青与硬质沥青分别对其进行短期老化，主要考察老化前后3种沥青在中高温区域的温度敏感性，温度取58、64、70℃
图2不同沥青老化前后lglgG*-lgT关系Fig．2ＲelationoflglgG*-lgTofdifferentasphaltbeforeandafteraging表2不同沥青老化前后GTSTable2GTSvalueofdifferentasphaltbeforeandafteraging名称老化前老化后GTSCＲ2GTSCＲ2基质沥青－6．0315．740．999－5．7715．110．999改性沥青－4．1911．170．993－3．8610．360．998硬质沥青－2．156．200．998－1．745．170．999由图2及表2可知，3种沥青老化前后的GTS均为负值，且老化后斜率均较老化前小，表明对3种沥青而言，老化过程均使其感温性能下降。无论老化前还是老化后，，硬质沥青的斜率均低于另外两种，曲线更趋于平稳，表明硬质沥青的G*受温度影响的趋势更小，对温度更不敏感。G'为沥青中的储能模量，其随温度的变化规律见图3。图3硬质沥青老化前后G'与tanδ随温度变化Fig．3VariationofG'andtanδchangingwiththetemperaturebeforeandafteraginghard-gradeasphalt由图3可见，老化前后硬质沥青的G'均随温度的升高而不断下降，表明高温阶段沥青的弹性作用逐渐减弱。老化后硬质沥青的G'均高于老化前，代表老化过程增强了沥青的弹性作用。老化前后硬质沥青的损耗因子tanδ随温度的升高而增大，代表高温阶段沥青的黏性行为逐渐明显。温度的升高增大了沥青的自由体积，黏性成分增加，弹性成分减小，使得沥青从低温时的高弹态向高温时的黏流态转变［10］。与此同时，硬质沥青老化前tanδ均高于老化后，表征老化过程降低了硬质沥青的黏性，增强了弹性。这与G'的变化趋势一致，即随温度的升高，沥青逐渐由弹性向黏性转变。老化过程增强了硬质沥青的弹性行为，沥青的弹性主要由沥青质等重组分决定，黏性主要由蜡含量决定［11］，老化过程增强了沥青质的
【作者单位】： 山西省交通科学研究院;新型道路材料国家地方联合工程实验室;
【基金】：山西省交通运输厅科研项目(2016-1-27) 山西省基础研究项目(2015021074)
【分类号】：U414
【参考文献】
相关期刊论文 前6条
1 王岚;陈刚;邢永明;胡江三;冷冰;;老化对胶粉和SBS改性沥青流变性能的影响[J];建筑材料学报;2015年03期
2 金芳;;高模量改性沥青性能及技术指标研究[J];山西交通科技;2010年06期
3 陆兆峰;何兆益;秦e
本文编号：2545976
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