不同劑量SBS改性瀝青粘度性能分析

1、文章編號: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,通過測試基質(zhì)瀝青和改性瀝青的粘度,對進(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:T U 535文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A隨著我國公路建設(shè)的高速發(fā)展,對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,也是我國今后道路瀝青改性劑的發(fā)展方向。我國正處于高等級公路的發(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 的移動板上有一個(gè)作用力F ,使自由平板以相對于固定板的速度v 移動,如果這種移動滿足下列條件:1液體之間的剪切流動是層流;2液體與兩平行板之間相互接觸,且無相對位移。則接觸移動板的液面流速為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;流動物體的粘性常數(shù),即粘度,也稱動力粘度。牛頓流體的粘度 是一常數(shù),與速度v 無關(guān)。所以,牛頓流體的流變方程式S = D 表示的是一條通過原點(diǎn)的直線,在測定粘度時(shí),變化不同的剪切速率,測定結(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 瀝青粘度的測定文中選用布洛克菲爾德(Brookfield粘度計(jì)來測定不同改性瀝青的粘度,該粘度計(jì)操作簡單而且試驗(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溫度的敏感性,可表明改性瀝青相對于基質(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,其測定粘度很困難(因轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子型號、測定時(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關(guān)。從表1中可以對比分析出,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1通過對基質(zhì)瀝青和改性瀝青的粘度現(xiàn)象的研究,認(rèn)識到粘度隨溫度的升高而減小,對進(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.瀝青粘度測定及其影響因素分析J.長沙交通學(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