不同劑量SBS改性瀝青粘度性能分析

1、文章編號(hào):1009 6825(200724 0179 02不同劑量SBS 改性瀝青粘度性能分析收稿日期:2007 04 19作者簡(jiǎn)介:張 鴻(1970 ,男,工程師,湖北省宜昌市夷陵區(qū)公路管理段,湖北宜昌 443100張 宇(1973 ,男,工程師,湖北省荊門市公路管理局,湖北荊門 448000尚海霞(1972 ,女,工程師,湖北省楚維工程咨詢監(jiān)理有限公司,湖北荊門 448124張鴻 張宇 尚海霞摘 要:介紹了粘度試驗(yàn)的原理,分析了基質(zhì)瀝青和改性瀝青的流變指標(biāo)隨溫度變化的情況,通過(guò)測(cè)試基質(zhì)瀝青和改性瀝青的粘度,對(duì)進(jìn)一步研究瀝青的流變性具有重要意義,同時(shí)指出瀝青結(jié)合料的粘度與混合料的路用性能密切

2、相關(guān)。關(guān)鍵詞:SBS 改性瀝青,粘度,穩(wěn)定性,力學(xué)指標(biāo)中圖分類號(hào):T U 535文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A隨著我國(guó)公路建設(shè)的高速發(fā)展,對(duì)于高性能瀝青的需求也日益增加。改性瀝青作為一種新型路面結(jié)合料,以其良好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和出色的粘附性、耐疲勞性,受到世界各國(guó)公路建設(shè)者的青睞。SBS(苯乙烯 丁二烯 苯乙烯嵌段式聚合物是一種熱塑性彈性體。SBS 改性瀝青體現(xiàn)出比其他改性劑(如PE,EV A,SBR 等明顯的優(yōu)點(diǎn),其高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性等非常突出,溫度敏感性變得 遲鈍!。因而成為目前世界上最為普遍試驗(yàn)的道路改性劑,也是我國(guó)今后道路瀝青改性劑的發(fā)展方向。我國(guó)正處于高等級(jí)公路的發(fā)展和興建階段

3、,瀝青結(jié)合料的粘度與混合料的施工溫度及路用性能密切相關(guān),從評(píng)價(jià)瀝青路面的高溫穩(wěn)定性出發(fā),瀝青結(jié)合料的60粘度指標(biāo)較好地反映了路面的高溫抗車轍能力,135粘度指標(biāo)來(lái)控制改性瀝青的拌和與壓實(shí)溫度。由于改性瀝青的流變性能發(fā)生了較大的變化,如果施工中沒(méi)有注意這一特性,將嚴(yán)重影響其路面的施工質(zhì)量,因此研究改性瀝青的流變特性對(duì)于確定合適的施工溫度是十分必要的。粘度是瀝青的力學(xué)指標(biāo),粘度的大小反映瀝青抵抗流動(dòng)的能力,粘度越大,瀝青路面抗車轍的能力就越強(qiáng)?？梢?粘度是評(píng)價(jià)瀝青高溫性能的重要指標(biāo)。1 粘度試驗(yàn)原理由物質(zhì)粘性的假設(shè),即牛頓粘性定律: 在其他條件相同的情況下,液體內(nèi)部層與層之間由于光滑程度不足而產(chǎn)生

4、的阻力與層間相互離開的速度成比例。!如圖1所示,距離H 的兩個(gè)平行板之間充滿粘性液體,在面積為A 的移動(dòng)板上有一個(gè)作用力F ,使自由平板以相對(duì)于固定板的速度v 移動(dòng),如果這種移動(dòng)滿足下列條件:1液體之間的剪切流動(dòng)是層流;2液體與兩平行板之間相互接觸,且無(wú)相對(duì)位移。則接觸移動(dòng)板的液面流速為v ,而固定板表面的液面流速為0。在平板之間的液體由于液面層之間的內(nèi)摩擦阻力,越是接近于固定板的液面層,流速越小,且呈直線變化。沿y 軸方向的速度變化梯度 =d vd y,力F 作用于面積為A 的平板,剪應(yīng)力 =FA。按照牛頓假設(shè),層與層之間的阻力等于克服此阻力的作用力 ,而層間相互離開的速度即速度變化梯度 ,

5、一般稱為剪變率D 。按牛頓粘性定律:= 或S = D (1式中:S 剪應(yīng)力;D 剪變率;流動(dòng)物體的粘性常數(shù),即粘度,也稱動(dòng)力粘度。牛頓流體的粘度 是一常數(shù),與速度v 無(wú)關(guān)。所以,牛頓流體的流變方程式S = D 表示的是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線,在測(cè)定粘度時(shí),變化不同的剪切速率,測(cè)定結(jié)果不變?？墒窃S多物質(zhì)如道路石油瀝青在使用溫度下(-3060多是非牛頓特性,即粘彈塑性體,其粘性系數(shù)并非常數(shù)。因此,測(cè)定粘度時(shí),通常固定某一個(gè)條件(如固定剪應(yīng)力或剪變率測(cè)定其條件粘度,此時(shí)的剪應(yīng)力與剪變率之比稱為視粘度或表觀粘度,從而使非牛頓體的研究簡(jiǎn)化。瀝青在溫度高于軟化點(diǎn)不多時(shí)(一般在70以上,其非牛頓性質(zhì)就完全消失,

6、轉(zhuǎn)變?yōu)榕ｎD特性。2 瀝青粘度的測(cè)定文中選用布洛克菲爾德(Brookfield粘度計(jì)來(lái)測(cè)定不同改性瀝青的粘度,該粘度計(jì)操作簡(jiǎn)單而且試驗(yàn)誤差較小。瀝青結(jié)合料粘度與結(jié)合料類型、剪變率和儀器參數(shù)有關(guān),計(jì)算式為:=|100n k 1k 2T |/1000(2Actuality and development of Baoji premixing commercial concreteZHAO JieAbstract:It simply introduces the orig in of premixing commer cial concrete,discusses the actuality and

7、development o f Baoji premix ing com mercial concrete,analyzes problems ex isted in ctuality and development of Baoji pr emix ing commercial concrete enter prises,brings forw ar d some adv ice of solv ing problems,so as to pr omo te the application and development of commercial co ncrete.Key words:c

8、ommer cial concrete,development,market,hardness#179#第33卷第24期2007年8月 山西建筑SHANXI ARCH ITECTURE其中, 為粘度,P a #s;n 為轉(zhuǎn)速,r/min;k 1為扭矩常數(shù);k 2為轉(zhuǎn)子常數(shù);T 為扭矩百分?jǐn)?shù)。3 試驗(yàn)結(jié)果分析改性瀝青制備是加YH802為4%,5%的聚合物在170190下用高速剪切機(jī)以6000r/min9000r/min 的轉(zhuǎn)速剪切、磨、擠壓30min 以上后,在160左右下孕育60min 。使改性劑最終(約4!m8!m均勻分散到瀝青中。采用DV 型布氏粘度計(jì)測(cè)試了不同改性瀝青,不同溫度下的粘度,

9、基質(zhì)瀝青均為重交AH 70,其結(jié)果如表1所示。表1 粘度試驗(yàn)結(jié)果名稱改性劑摻量/%粘度值/Pa #s60135175中海 7061.2350. 221首先,采用AST M D249所推薦的Saal 公式進(jìn)行回歸:lglg ( %103=n -m %lg (T +273.13(3其中, 為粘度,P a #s;T 為溫度,;n ,m 為與材料有關(guān)的回歸系數(shù)。其回歸相關(guān)系數(shù)都大于0.999。圖2,圖3,圖4均為回歸的粘度曲線,回歸直線方程的斜率表示瀝青對(duì)溫度的敏感性,可表明改性瀝青相對(duì)于基質(zhì)瀝青的溫度敏感性有很大的降低,因而改善瀝青結(jié)合料的路用性能;而4%,5%的SBS 改性瀝青溫度敏感性相對(duì)變化不

10、大,表明SBS 劑量增加到5%以上時(shí),改性瀝青的溫度敏感性增加的幅度變小,效果變化就不明顯。歐洲的研究表明,SBS 劑量在3%以上效果開始顯著,在4%6%范圍內(nèi)抗車轍能力有較大的提高。而美國(guó)的SBS 的改性劑量一般在3%5%左右。因此,文中的研究結(jié)果也相一致。同時(shí),表1中數(shù)據(jù)也直接表明在相同的溫度下隨著SBS 改性劑量的增加粘度變大,高溫穩(wěn)定性提高,粘附性變大,改性瀝青的非牛頓特性更為顯著,其測(cè)定粘度很困難(因轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子型號(hào)、測(cè)定時(shí)間、瀝青用量等,這是聚合物作用的結(jié)果(在60更突出;同時(shí),隨著溫度的升高,同種基質(zhì)加不同摻量的改性劑粘度變化不大,如175時(shí),4%,5%的SBS 改性泰普克的粘度值

11、分別為0.202Pa #s,0.221P a #s,可見,當(dāng)溫度上升到一定值時(shí),改性瀝青的粘度值不會(huì)改變,改性瀝青由非牛頓體逐漸轉(zhuǎn)為牛頓體。與此同時(shí),不同種類的瀝青在高溫下,粘度值也趨相等,如175時(shí)基質(zhì)中海、基質(zhì)加德士、基質(zhì)泰普克粘度值分別為0.080P a #s,0.078Pa #s,0.085Pa #s,基質(zhì)瀝青隨溫度的升高粘度減小趨于穩(wěn)定值且與瀝青的種類無(wú)關(guān)。從表1中可以對(duì)比分析出,改性瀝青在高溫時(shí),因不同種類的瀝青,不同摻量的改性劑粘度值還有較大的差別,這時(shí)有聚合物改性的結(jié)果。因而,改性瀝青在高溫性能上有很大的改善,對(duì)其在路用性能上有較大的貢獻(xiàn);瀝青粘度大,粘結(jié)力強(qiáng),所拌制的瀝青混合

12、料強(qiáng)度高,穩(wěn)定性和耐久性好。4 結(jié)語(yǔ)1通過(guò)對(duì)基質(zhì)瀝青和改性瀝青的粘度現(xiàn)象的研究,認(rèn)識(shí)到粘度隨溫度的升高而減小,對(duì)進(jìn)一步研究瀝青的流變性有很大的幫助。粘度法是研究改性瀝青的一種簡(jiǎn)便有效的方法。2同種基質(zhì)瀝青采用不同摻量的SBS 或同摻量的SBS 對(duì)不同的基質(zhì)瀝青進(jìn)行改性,其改性瀝青的粘度有很大的差異。3溫度對(duì)基質(zhì)瀝青和改性瀝青的流變參數(shù)的影響很大,粘性成分G */sin 隨溫度的上升而減小,流動(dòng)性變大;瀝青具有顯著的非線性特性。4改性瀝青結(jié)合料對(duì)提高瀝青混合料的粘結(jié)能力、高溫抗車轍性能有較大的改善,降低了溫度敏感性。參考文獻(xiàn):1呂偉民.瀝青混合料設(shè)計(jì)原理與方法M .上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2001

13、.1.2孫楊勇,張起森.瀝青粘度測(cè)定及其影響因素分析J.長(zhǎng)沙交通學(xué)院學(xué)報(bào),2002,18(2:89 90.3楊林江.改性瀝青及其乳化技術(shù)M .北京:人民交通出版社,2004.8.4沈金安.改性瀝青與SMA 路面M .北京:人民交通出版社,1999.9.5JT G F40 2004,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范S.Analysis of viscosity behavior of S BS modified asphalt with different dosagesZHANG Hong ZHANG Yu SHANG Hai xiaAbstract:T he art icle introduces the pr inciple of viscosity test,analyzes the co nditions of base asphalt and modified asphalt &s rheolog ical criterion along w ith temper ature fluctuation,and tests their viscosities,and points out that the v i scosity of asphalt binder is clo