碳纳米管改性沥青及混合料的高温流变和断裂韧性试验
发布时间：2021-02-07 05:49
利用室内试验,以基质沥青和SBS改性沥青作对比,研究了碳纳米管对沥青高温流变性能和混合料断裂韧性的影响,并通过差示扫描量热分析和扫描电镜分析对其机理进行解释.结果表明:碳纳米管能显著改善沥青的抗剪切性能和高温抗车辙性能,并提高了沥青混合料的施工温度;当碳纳米管掺量大于2.0%时,车辙因子再无明显增长,相反搅拌温度超过177℃时,沥青极易老化,因此碳纳米管最大掺量为2.0%;碳纳米管的加入降低了沥青150℃时的吸热峰,使沥青热稳定性得到显著改善;与基质沥青和SBS改性沥青相比,碳纳米管的加入对沥青起到物理吸附和加筋作用,极大改善了沥青混合料的断裂韧性.
【文章来源】：江苏大学学报(自然科学版). 2020,41(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同碳纳米管掺量下沥青的黏度-温度曲线
控制碳纳米管掺量为2.0%,利用差示扫描量热法测定碳纳米管改性沥青在一定温度范围内的吸热行为,并与基质沥青作对比,深入分析碳纳米管改性沥青的高温流变性能.图2为两种沥青的差示扫描量热法(DSC)检测结果曲线.由于温度低于80 ℃时,碳纳米管与沥青之间不会有很好的结合;温度为80～130 ℃时沥青属于黏流状态,与碳纳米管的结合受温度影响较大;温度高于130 ℃时属于流动状态,与碳纳米管的结合达到良好状态,受温度影响较小.因此,试验时,当温度低于80 ℃和高于130 ℃时,升温速率为10 ℃·min-1;当温度为80～130 ℃时,升温速率为2 ℃·min-1.
由马歇尔试验测得沥青混合料的最佳油石比为4.5%.在最佳油石比下,分别以碳纳米管改性沥青(碳纳米管掺量为2.0%)、基质沥青和SBS改性沥青为粘结料,制备沥青混合料小梁试件.测定试件的荷载-位移曲线,计算得到3种沥青混合料的抗弯拉强度RB、最大弯拉应变εB和弯曲劲度模量SB,并对比分析碳纳米管改性沥青胶浆的断裂韧性.图3为3种沥青胶浆荷载-位移曲线.表5为3种沥青混合料的断裂韧性指标.利用扫描电镜,对碳纳米管改性沥青混合料试件的断口进行放大20 000倍的扫描(见图4),对其断裂韧性机理进行解释.表5 3种沥青混合料的断裂韧性指标 沥青混合料种类 RB /MPa εB/10-6 SB/MPa 基质沥青 0.183 3.675 0.050 SBS改性沥青 0.227 5.775 0.039 碳纳米管改性沥青 0.200 13.650 0.015
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面处理碳纳米管对水泥砂浆性能影响的研究[J]. 范杰,李庚英,王中坤. 新型建筑材料. 2019(08)
[2]基于流变学与黏弹性理论的温拌胶粉改性沥青的高温性能研究[J]. 王岚,崔世超,常春清. 材料导报. 2019(14)
[3]碳纳米纤维改性热拌沥青混合料特性研究[J]. 王萌,刘慧杰,龚明辉,杨军,牛晓伟,吴春颖,Jamal Khattak,Mohammad,Khattab,Ahmed,R.Rizvi,Hashim. 中外公路. 2016(01)
[4]基于疲劳性能的应力吸收层混合料设计指标[J]. 黄明,黄卫东,李本亮,李彦伟. 建筑材料学报. 2014(01)
[5]橡胶沥青应力吸收层抗反射裂缝性能研究[J]. 杨洋,张苛,季社鹏. 中外公路. 2013(06)
[6]纳米改性沥青制备和路用性能研究[J]. 孙璐,朱浩然,辛宪涛,王鸿遥,顾文钧. 中国公路学报. 2013(01)
[7]透水性沥青路面高粘改性沥青动态力学性能[J]. 祝斯月,陈拴发,秦先涛,李祖仲. 武汉理工大学学报. 2012(12)
博士论文
[1]碳纳米管增强水泥基注浆材料力学特性及其微观作用机理[D]. 杜明瑞.中国矿业大学 2018
硕士论文
[1]直流GIL环氧树脂碳纳米复合材料关键物理性能的分子动力学模拟[D]. 韩智云.山东大学 2019
[2]多壁碳纳米管改性沥青性能与微观结构研究[D]. 廖辉.东南大学 2018
[3]SEBS改性沥青及混合料性能研究[D]. 邢海鹏.长安大学 2018
[4]木素基碳纳米纤维的制备及其功能性应用[D]. 唐彪.大连工业大学 2017
本文编号：3021762
【文章来源】：江苏大学学报(自然科学版). 2020,41(04)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同碳纳米管掺量下沥青的黏度-温度曲线
控制碳纳米管掺量为2.0%,利用差示扫描量热法测定碳纳米管改性沥青在一定温度范围内的吸热行为,并与基质沥青作对比,深入分析碳纳米管改性沥青的高温流变性能.图2为两种沥青的差示扫描量热法(DSC)检测结果曲线.由于温度低于80 ℃时,碳纳米管与沥青之间不会有很好的结合;温度为80～130 ℃时沥青属于黏流状态,与碳纳米管的结合受温度影响较大;温度高于130 ℃时属于流动状态,与碳纳米管的结合达到良好状态,受温度影响较小.因此,试验时,当温度低于80 ℃和高于130 ℃时,升温速率为10 ℃·min-1;当温度为80～130 ℃时,升温速率为2 ℃·min-1.
由马歇尔试验测得沥青混合料的最佳油石比为4.5%.在最佳油石比下,分别以碳纳米管改性沥青(碳纳米管掺量为2.0%)、基质沥青和SBS改性沥青为粘结料,制备沥青混合料小梁试件.测定试件的荷载-位移曲线,计算得到3种沥青混合料的抗弯拉强度RB、最大弯拉应变εB和弯曲劲度模量SB,并对比分析碳纳米管改性沥青胶浆的断裂韧性.图3为3种沥青胶浆荷载-位移曲线.表5为3种沥青混合料的断裂韧性指标.利用扫描电镜,对碳纳米管改性沥青混合料试件的断口进行放大20 000倍的扫描(见图4),对其断裂韧性机理进行解释.表5 3种沥青混合料的断裂韧性指标 沥青混合料种类 RB /MPa εB/10-6 SB/MPa 基质沥青 0.183 3.675 0.050 SBS改性沥青 0.227 5.775 0.039 碳纳米管改性沥青 0.200 13.650 0.015
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面处理碳纳米管对水泥砂浆性能影响的研究[J]. 范杰,李庚英,王中坤. 新型建筑材料. 2019(08)
[2]基于流变学与黏弹性理论的温拌胶粉改性沥青的高温性能研究[J]. 王岚,崔世超,常春清. 材料导报. 2019(14)
[3]碳纳米纤维改性热拌沥青混合料特性研究[J]. 王萌,刘慧杰,龚明辉,杨军,牛晓伟,吴春颖,Jamal Khattak,Mohammad,Khattab,Ahmed,R.Rizvi,Hashim. 中外公路. 2016(01)
[4]基于疲劳性能的应力吸收层混合料设计指标[J]. 黄明,黄卫东,李本亮,李彦伟. 建筑材料学报. 2014(01)
[5]橡胶沥青应力吸收层抗反射裂缝性能研究[J]. 杨洋,张苛,季社鹏. 中外公路. 2013(06)
[6]纳米改性沥青制备和路用性能研究[J]. 孙璐,朱浩然,辛宪涛,王鸿遥,顾文钧. 中国公路学报. 2013(01)
[7]透水性沥青路面高粘改性沥青动态力学性能[J]. 祝斯月,陈拴发,秦先涛,李祖仲. 武汉理工大学学报. 2012(12)
博士论文
[1]碳纳米管增强水泥基注浆材料力学特性及其微观作用机理[D]. 杜明瑞.中国矿业大学 2018
硕士论文
[1]直流GIL环氧树脂碳纳米复合材料关键物理性能的分子动力学模拟[D]. 韩智云.山东大学 2019
[2]多壁碳纳米管改性沥青性能与微观结构研究[D]. 廖辉.东南大学 2018
[3]SEBS改性沥青及混合料性能研究[D]. 邢海鹏.长安大学 2018
[4]木素基碳纳米纤维的制备及其功能性应用[D]. 唐彪.大连工业大学 2017
本文编号：3021762
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