SBS改性瀝青混合料動態(tài)模量粘彈性行為研究

SBS改性瀝青混合料動態(tài)模量粘彈性行為研究摘要：本文通過實驗研究了SBS改性瀝青混合料的動態(tài)模量和粘彈性行為。實驗使用了動態(tài)剪切應(yīng)力模量測試儀和動態(tài)粘度儀進(jìn)行測試，并分別在不同溫度和頻率下進(jìn)行了測試。研究結(jié)果表明，SBS改性瀝青混合料的動態(tài)模量和粘彈性行為都受到溫度和頻率的影響，在不同條件下表現(xiàn)出不同的特性。此外，SBS改性瀝青混合料的粘彈性參數(shù)與其石料形狀和大小也密切相關(guān)。關(guān)鍵詞：SBS改性瀝青混合料；動態(tài)模量；粘彈性行為；溫度；頻率；石料形狀和大小。一、介紹瀝青混合料是公路工程中常用的材料之一，其性能直接影響路面的使用壽命和安全性能。SBS改性瀝青是一種常用的改性瀝青，具有高彈性模量、高抗裂性能、低溫柔性和耐龜裂等特性，適用于高速公路、橋梁、機場跑道等重要路面。由于其復(fù)雜的組成和結(jié)構(gòu)，SBS改性瀝青混合料的性能研究一直受到廣泛關(guān)注。本文旨在研究SBS改性瀝青混合料的動態(tài)模量和粘彈性行為，并探討其與溫度、頻率和石料形狀大小的關(guān)系，為瀝青混合料的性能設(shè)計和路面維護提供理論基礎(chǔ)。二、實驗方法2.1材料準(zhǔn)備本實驗使用的SBS改性瀝青混合料采用常規(guī)比例（瀝青：石料：填料=5：3：2），其中石料大小為10-20mm。實驗中使用的瀝青為常規(guī)70#瀝青，SBS改性劑采用聚丁二烯-苯乙烯-聚丁二烯（SBS）共聚物，其加入量為瀝青的5%。2.2實驗儀器實驗中所使用的儀器有：動態(tài)剪切應(yīng)力模量測試儀、動態(tài)粘度儀、冷卻水循環(huán)器、數(shù)顯恒溫水浴，電子天平等。2.3實驗步驟（1）制備SBS改性瀝青混合料試件按照常規(guī)比例制備SBS改性瀝青混合料試件，其中瀝青加熱至160℃左右，SBS改性劑加在瀝青中，攪拌10min后加入石料和填料，攪拌10min后制備成試件。（2）動態(tài)剪切應(yīng)力模量測試將試件放置在動態(tài)剪切應(yīng)力模量測試儀中，設(shè)置溫度和頻率，進(jìn)行測試。本實驗中，溫度范圍為5~80℃，頻率范圍為0.1~10Hz。（3）動態(tài)粘度測試將試件放置在動態(tài)粘度儀中，設(shè)置溫度和頻率，進(jìn)行測試。本實驗中，溫度范圍為5~80℃，頻率范圍為0.1~100Hz。（4）石料形狀和大小分析使用攝像頭對石料形狀和大小進(jìn)行照相，并使用圖像處理軟件進(jìn)行分析。三、實驗結(jié)果與分析3.1動態(tài)模量圖1為SBS改性瀝青混合料在不同溫度和頻率下的動態(tài)模量曲線。可以看出，溫度和頻率對SBS改性瀝青混合料的動態(tài)模量均有顯著影響，其變化趨勢與之前的研究相符。隨著溫度升高，SBS改性瀝青混合料的動態(tài)模量呈現(xiàn)明顯的下降趨勢。這是因為溫度升高導(dǎo)致瀝青軟化，黏度降低，從而使整體材料的剛度降低。此外，溫度升高會使瀝青內(nèi)部的SBS改性劑溶解，在瀝青中的分散性減弱，也會導(dǎo)致動態(tài)模量的下降。隨著頻率的升高，SBS改性瀝青混合料的動態(tài)模量呈現(xiàn)出漸增的趨勢。這是因為在低頻下，材料的變形方式主要是塑性變形和黏彈性變形，而高頻下主要是彈性變形，因此動態(tài)模量會隨著頻率增加而增加。圖1SBS改性瀝青混合料動態(tài)模量曲線3.2粘彈性行為圖2為SBS改性瀝青混合料在不同溫度和頻率下的粘彈性參數(shù)G*和δ?？梢钥闯?，溫度和頻率對粘彈性參數(shù)也有顯著影響。隨著溫度的升高，粘彈性參數(shù)G*呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢，而δ呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢。這是因為溫度升高導(dǎo)致材料的黏度降低，流動性增強，因此G*下降，δ增加。此外，在高溫下，SBS改性劑的分散性變差，也會導(dǎo)致δ的增加。隨著頻率的升高，粘彈性參數(shù)G*呈現(xiàn)出漸增的趨勢，而δ呈現(xiàn)出漸減的趨勢。這是因為在低頻下，材料的黏性和彈性相互耦合，黏滯阻力比較大，因此G*比較低，δ比較高。而在高頻下，材料的變形方式主要是彈性變形，黏滯阻力比較小，因此G*比較高，δ比較低。圖2SBS改性瀝青混合料粘彈性參數(shù)曲線3.3石料形狀和大小分析對SBS改性瀝青混合料中石料形狀和大小進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，石料的形狀和大小對SBS改性瀝青混合料的粘彈性參數(shù)有顯著影響。石料形狀越圓，粘彈性參數(shù)G*越低，而δ越高；石料大小越小，G*越高，δ越低。這是因為圓形石料比較平滑，與瀝青的黏附性較差，容易滑動，因此G*比較低，δ比較高；而小的石料表面積相對較大，與瀝青的黏著性較強，因此G*比較高，δ比較低。四、結(jié)論通過實驗研究，論文總結(jié)出以下結(jié)論：（1）SBS改性瀝青混合料的動態(tài)模量和粘彈性行為受到溫度和頻率的影響，其特性在不同溫度和頻率下表現(xiàn)出不同的規(guī)律。（2）在不同溫度和頻率下，SBS改性瀝青混合料的粘彈性參數(shù)都表現(xiàn)出明顯的變化趨勢，G*呈漸增趨勢，δ呈漸減趨勢。（3）石料形狀和大小對SBS改性瀝青混合料的粘彈性參數(shù)也有顯著影響，石料越圓，G*越低，δ越高；石料越小，G*越高，δ越低。以上結(jié)果可以為瀝青混合料的性能設(shè)計和路面維護提供理論依據(jù)。參考文獻(xiàn)：[1]王俊杰,馬德成,孫兆雷,等.不同溫度下SBS改性瀝青混合料的動態(tài)模量[J].公路交通科技,2016(6):164-168.[2]張曉明,劉倩,張海燕.SBS改性瀝青混