氧化石墨烯改性沥青的流变特性及其影响机理研究
《氧化石墨烯对水泥基材料耐高温性能的影响及机理研究》范文
《氧化石墨烯对水泥基材料耐高温性能的影响及机理研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，高温环境下的建筑材料性能研究显得尤为重要。
氧化石墨烯作为一种新型的纳米材料，因其独特的物理和化学性质，被广泛应用于各种领域。
本文旨在研究氧化石墨烯对水泥基材料耐高温性能的影响及其机理，以期为提升水泥基材料的性能提供新的思路。
二、文献综述近年来，纳米材料在提高水泥基材料性能方面的应用引起了广泛关注。
氧化石墨烯作为一种具有优良物理化学性能的纳米材料，其在改善水泥基材料性能方面的作用得到了越来越多的研究。
氧化石墨烯因其较大的比表面积、优良的导热性能、良好的机械强度和与其他物质的相容性，使得其在水泥基材料中的应用潜力巨大。
三、实验部分1. 材料与制备（1）原料选择：选取氧化石墨烯粉末、水泥、骨料等主要原料。
（2）制备方法：按照一定比例将氧化石墨烯与水泥、骨料等混合，制备成含有不同浓度氧化石墨烯的水泥基材料试样。
2. 实验方法（1）高温性能测试：将试样在高温环境中进行耐温测试，记录试样的热稳定性和高温下的强度变化。
（2）机理研究：采用扫描电镜、X射线衍射等手段，观察氧化石墨烯在水泥基材料中的分布和结构变化，探究其改善耐高温性能的机理。
四、结果与讨论1. 耐高温性能的影响实验结果表明，加入适量氧化石墨烯的水泥基材料在高温环境下具有更好的热稳定性和强度保持率。
这表明氧化石墨烯能有效提高水泥基材料的耐高温性能。
随着氧化石墨烯含量的增加，耐高温性能先提高后趋于稳定。
当氧化石墨烯含量过高时，可能会发生团聚现象，影响其性能发挥。
2. 机理研究（1）物理作用：氧化石墨烯具有较大的比表面积和优良的导热性能，能有效地提高水泥基材料的导热性能，降低高温下材料的温度梯度，从而提高其耐高温性能。
（2）化学作用：氧化石墨烯中的含氧官能团能与水泥中的钙离子等发生化学反应，形成较强的化学键合作用，提高水泥基材料的界面强度和整体性能。
此外，氧化石墨烯还能在水泥基材料中起到“桥接”作用，增强材料内部的微结构稳定性。
多层氧化石墨烯—水泥基材料的力学性能和改性机理研究
硕士学位论文(学术学位）多层氧化石墨烯-水泥基材料的力学性能和改性机理研究王奕璇学 科 门 类： 工学一 级 学 科： 水利工程二 级 学 科： 水工结构工程指 导 教 师： 柴军瑞 教授 曹靖 讲师申 请日 期： 2019.06西安理工大学硕士学位论文barriers to prevent crack propagation, the propagation of cracks in cement mortar is inhibited, and the mechanical properties of cement mortar were enhanced.(2)It was found that the doping of multilayer graphene oxide resulted in a significant increase in the compressive strength and flexural strength of the cement mortar. With the increase of graphene oxide content, the compressive strength and flexural strength of mortar show a trend of increasing first and then decreasing. The addition of 0.05 wt% multilayer graphene oxide has the greatest increase in compressive strength and flexural strength of cement-based materials. Therefore, multilayer graphene oxide nanosheets can be used to optimize the microstructure of cement-based materials and improve its mechanical properties.(3)Statistics and analysis of the influence of nanomaterials on the performance of cement-based materials. The application examples of nano-concrete in engineering are compiled. Explore the application prospects and economic feasibility of multilayer graphene oxide-cement based materials in engineering.Key words: cement based materials; graphene oxide; mechanical properties; cement hydration; microstructure目录目录1 绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (3)1.2.1 纳米材料在水泥基材料中的研究现状 (3)1.2.2 氧化石墨烯水泥基复合材料的研究现状 (5)1.3 研究内容和技术路线 (6)2 多层氧化石墨烯水泥基复合材料的制备和稠度测试 (9)2.1 原材料及制备工艺 (9)2.1.1 原材料 (9)2.1.2 多层氧化石墨烯的分散 (9)2.1.3 水泥胶砂制备工艺 (10)2.2 多层氧化石墨烯水泥胶砂试验设计 (12)2.2.1 原材料及测试方法 (12)2.2.2 稠度分析 (12)2.3 本章小结 (14)3 多层氧化石墨烯-水泥基复合材料的力学性能研究 (15)3.1 测试方法 (15)3.2 多层氧化石墨烯对水泥基材料抗压性能的影响 (15)3.2.1 抗压强度 (16)3.2.2 压缩应力-应变曲线 (18)3.3 多层氧化石墨烯对水泥基材料抗折强度的影响 (20)3.4 多层氧化石墨烯对水泥基材料的增韧机理 (21)3.5 本章小结 (22)4 多层氧化石墨烯-水泥基材料的微观形貌和作用机理研究 (25)4.1 测试方法 (25)4.2 多层氧化石墨烯对水泥基材料微观形貌的影响 (26)4.2.1 水泥基复合材料的水化产物分析 (26)4.2.2 水泥基复合材料微观结构分析 (27)4.3 多层氧化石墨烯在水泥水化过程中作用机理 (32)4.4 本章小结 (34)5 纳米材料在水泥基材料中的应用前景 (37)5.1 纳米材料对水泥基材料的影响 (37)5.1.1 微观结构 (38)西安理工大学硕士学位论文5.1.2 孔隙率 (39)5.1.3 抗压强度 (40)5.1.4 抗折强度 (43)5.2 氧化石墨烯-水泥基材料在工程中的应用前景 (44)5.3 本章小结 (46)6 结论与展望 (49)6.1 结论 (49)6.2 展望 (49)致谢 (51)参考文献 (53)攻读学位期间主要研究成果 (63)1绪论1绪论1.1研究背景及意义最早在1824年Aspdih发明了波兰特水泥[1]。
PVP修饰石墨烯对SBS改性沥青流变性能的影响
建筑材料学报JOURNAL OF BUILDING MATERIALS第24卷第2期2021年4月Vol. 24,No. 2Apr. ,2021文章编号：1007-9629(2021)02-0385-08PVP 修饰石墨烯对SBS 改性沥青流变性能的影响蒋文韬1,郝培文1,赵超志彳，件涛寫李德文$(1.长安大学道路结构与材料交通行业重点实验室，陕西西安710064；2.陕西省交通建设集团，陕西西安710075)摘要：为研究经聚乙烯毗•咯烷酮(PVP)处理后的石墨烯对SBS 改性沥青流变性能的影响，通过高速剪切机在SBS 改性沥青中掺入PVP 修饰石墨烯，制备了石墨烯-SBS 复合改性沥青，并采用动态 剪切流变仪、温度扫描和线性振幅扫描试验，对复合改性沥青流变性能及抗疲劳性能变化规律进行研究，同时结合弯曲梁流变仪试验探索了复合改性沥青低温抗裂性的变化规律.试验结果表明：PVP 修饰石墨烯的掺入能够有效改善SBS 改性沥青在高温条件下的抗变形、弹性恢复能力以及抗疲劳性能;PVP 修饰石墨烯的掺入对复合改性沥青的低温抗裂性能存在负面影响，但影响不明显. 关键词：石墨烯改性；动态剪切流变仪；多重应力蠕变恢复；弯曲梁流变仪；线性振幅扫描 中图分类号:U414文献标志码：A doi ：10. 3969/j. issn. 1007-9629. 2021. 02. 022Effect of PVP Modified Graphene on Rheological Properties ofSBS Modified AsphaltJIANG Wentao 1, HAO Peiiven 1, ZHAO Chaozhi 2, WU Tao 2, LI Dewen 2(1.Key Laboratory of Road Structure and Materials of Ministry o£ Transport, Chang'an University, Xi'an 710064, China ;2. Shaanxi Provincial Communication Construction Group, Xi'an 710075, China)Abstract : In order to investigate the influence of graphene treated with PVP on the rheological propertiesof SBS modified asphalt, composite modified asphalt was prepared by adding different amounts of PVPmodified graphene to SBS modified asphalt through a high-speed shear. The dynamic shear rheometer (DSR) and temperature sweep and linear amplitude sweep(LAS) tests were used to observe the changes of rheological properties and fatigue resistance of graphene/SBS composite modified asphalt with differentcontents, combined with bending beam rheometer(BBR) to explore the change of the low-temperaturecrack resistance of composite modified asphalt. The results show that addition of graphene can effectivelyimprove the deformation resistance and elastic recovery ability of SBS modified asphalt under high tempera ture conditions and the fatigue resistance of SBS modified asphalt. However, the addition of graphene hasa negative impact on the low-temperature crack resistance of the composite modified asphalt, though the impact is not obvious.Key words : graphene modification; dynamic shear rheology (DSR ); multiple stress creep recovery(MSCR) ; bending beam rheometer (BBR) ； linear amplitude sweep(LAS)为使沥青结合料具有更好的路用性能，改性沥青改性剂的研究也受到广泛关注•在过去10年中，青结合料在高等级公路上的应用日益广泛，新型沥 使用纳米材料(例如纳米土、纳米氧化锌、纳米二氧收稿日期：2020-04-20；修订日期：2020-06-05基金项目：陕西省交通运输厅科研项目(15-11K)第一作者:蒋文韬(1996—),男，四川渠县人，长安大学硕士生.E-mail ：983985242@qq. com通讯作者:郝培文(1967-),男，内蒙古和林人，长安大学教授，博士生导师，博士. E-mail :gl02@chd. edu. cn386建筑材料学报第24卷化钛、纳米二氧化硅）来改性沥青结合料备受关注.研究发现，纳米材料可极大提高沥青结合料的力学性能、抗老化性能和耐久性等相较于其他改性材料,石墨烯作为新型的纳米材料，是一种由C原子经sp2电子轨道杂化后形成的六角蜂巢单片层状的二维纳米材料，其各种优异性能可极大地改善沥青结合料的高温抗永久变形性能和流变性能⑺匕杜建政口幻通过在基质沥青中掺入石墨烯以及SBS 改性剂对沥青进行改性，研究表明石墨烯与SBS通过协同作用能有效改善SBS改性沥青的高、低温性能.黄瑾瑜等通过动态剪切流变仪（DSR）对制备的SBS■石墨烯复合改性沥青进行温度扫描,结果表明，石墨烯的掺入对SBS改性沥青产生了硬化效果;减缓了改性沥青弹性成分的流失，提高了抗车辙能力，可有效改善SBS改性沥青的高温性能.Han 等匚⑷使用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）,扫描电镜（SEM）及原子力显微镜（AFM）对沥青样品进行结构表征，结果表明，石墨烯增强了SBS在沥青中的亲油性，提高了改性剂在沥青中的分散性.王帆曲通过研究发现，聚乙烯毗咯烷酮（PVP）可用Tt-Tt键和氢键等作用力结合在石墨烯表面，能有效避免石墨烯片层间的团聚作用.本文将PVP修饰石墨烯与SBS改性沥青混合搅拌并进行高速剪切，制备得到相应的复合改性沥青，对比研究石墨烯掺量对SBS改性沥青常规技术指标的影响趋势，并利用动态剪切流变仪进行复合改性沥青的温度、频率和线性振幅扫描试验，探索石墨烯对SBS改性沥青高温抗车辙、流变性能以及抗疲劳性能的影响规律.1试验1.1原材料沥青选用克拉玛依生产的SBS改性沥青成品（0.15%°硫磺稳定剂+5%SBS改性剂，其中的SBS改性剂为中国石化岳阳石油化工产YH-791,线型结构，苯乙烯与丁二烯的质量分数之比为30%:70%）；石墨烯选用宁波墨西科技有限公司生产的通用型石墨烯粉体，为增强石墨烯与沥青的相容性与分散性,采用聚乙烯毗咯烷酮（PVP）表面活性剂对石墨烯表面进行了处理，其中：石墨烯与PVP的质量分数之比为80%:20%,且石墨烯纯度达99.8%,无其他杂质,不会影响沥青性能.SBS改性沥青和PVP修饰石墨烯（以下简称石墨烯，GP）的主要技术指标如表1、2所示.表1SBS改性沥青的主要技术指标Table1Main technical specification of SBS modified asphaltSofteningpoint/°CPenetration(25匸)/(0.1mm)Ductility(5°C)/cmDensity(250/(g•cm-3)Storagestability/°C67.463.436.70.9920.9表2PVP修饰石墨烯(GP)的主要技术指标Table2Main technical specification of PVP modified grapheneSpecification Detection typical value Detection methodExterior Gray black powder Visual inspection Graphene content(by mass)/%80.0+1.0Thermogravimetric analysis test from room temperature to1000°C Bulk density/(g•mL_1)About0.10GB/T1479.1—2011 Specific surface area/(m2•g_1)4-10GB/T19587—2017Average layer thickness/nm 2.4HRTEM observation,statistical average Slice size/p.m1-20GB/T19077.1—2008 Ash content(by mass)/%£0.5GB/T3780.10—2017Water content(by mass)/%<2GB/T26793—2011Dissolvable metal ion content(by mass)/%WO.05GB/T24533—20091.2石墨烯-SBS复合改性沥青的制备首先，将SBS改性沥青加热至流动状态,温度保持在175°C,然后以0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%的石墨烯掺量（wgp）掺入SBS改性沥青中；接着，利用高速剪切机以2000r/min的剪切速率低速剪切20min,剪切过程中保持温度在175°C；最后，以5000r/min的剪切速率高速剪切90min,制得石墨烯掺量不同的石墨烯-SBS复合改性沥青.利用光学显微镜（500倍）对复合改性沥青的分散性进行观察，结果见图1.由图1可见:SBS作为分散相分散在沥青连续相中，且分散均匀性较好;石墨烯（粒度为20M m）在改性沥青中未出现明显的团聚现象.1）文中涉及的掺量、纯度等均为质量分数.第2期蒋文韬，等:PVP修饰石墨烯对SBS改性沥青流变性能的影响387图1石墨烯-SBS复合改性沥青的光学显微镜照片Fig.1Optical microscope photos of GP-SBS compound modified asphalt with different GP contents2试验结果2.1常规试验按照JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》，对石墨烯-SBS复合改性沥青进行常规性能指标测试，结果如图2所赤由图2可得：25°C下改性沥青的针入度随石墨烯掺量的增加呈现先减小后增大的趋势；软化点则随着石墨烯掺量的增加呈现先升高后降低的趋势；5°C延度随着石墨烯掺量的增加表现出降低的趋势；当石墨烯掺量为1.5%时，复合改性沥青的针入度和软化点分别达到最小值和最大值.由此说明，在SES改性沥青中掺入石墨烯不仅能提高其稠度，还能起到一定的硬化作用，使SBS改性沥青的抗永久变形能力增强，即石墨烯的掺入在一定程度上提高了SBS改性沥青的高温性能•但作为纳米材料，石墨烯会在SBS 改性沥青中阻碍其自由流动，使其低温下的抗塑性变形能力下降，在低温受拉状态下，更容易出现断裂破坏.2.2温度扫描试验Superpave规范规定用车辙因子G*/sin5来表征沥青材料的抗永久变形能力，反映沥青的高温性能.本研究采用应变控制模式，设置应变为1.25%,采用直径为25mm的平行板夹具,1000小间隙，震荡速率为10.0rad/s,试验温度区间为40〜82°C.复合改性沥青在不同温度条件下的复数剪切模量G*、车辙因子G*/sin5、相位角&如图3〜5所示.复数剪切模量G*表示沥青在重复剪切变形状态下抵抗所受变形总阻力的能力，而车辙因子G*/ sin5是评价沥青高温性能的一个重要指标,其能够反映沥青抵抗永久变形的能力G/sin5值越大的沥青结合料因能量耗散而引起的永久变形越小，即车辙因子大的沥青结合料拥有更强的抗车辙能力.由图3、4可见:对于SBS改性沥青和石墨烯掺量不同的复合改性沥青，两者的G*和G*/sin5值均随着温度的升高而呈现下降趋势，说明温度升高会使2种改性沥青的抗变形能力逐渐减弱；掺入石墨烯的复合改性沥青G*和G*/sin5值均高于SBS改性沥青，说明石墨烯的掺入使得SBS改性沥青的抗变形能力增强，且当石墨烯掺量为1.5%时，对SBS改性沥青的增强效果最大.相位角5用来表征沥青中黏性与弹性成分的比388建筑材料学报第24卷(c)Relationship between ductility and w GP图2石墨烯-SES复合改性沥青常规指标试验结果Fig.2Conventional index test results of GP-SBS composite modified asphalt图3石墨烯-SES复合改性沥青复数剪切模量-温度变化图Fig.3Complex shear modulus-temperature change diagram of GP-SBS composite modified asphalt 图4石墨烯-SBS复合改性沥青车辙因子-温度变化图Fig.4Rutting factor-temperature change diagram of GP-SBS composite modified asphalt例,5值越大，沥青中黏性成分越多，变形恢复能力越差.由图5可得，随着温度的升高，不同石墨烯掺量的复合改性沥青5值呈现上升趋势，即随着温度的升高，复合改性沥青中黏性成分增多，应力-应变滞留效应提高，抗高温变形能力减弱•石墨烯的掺入能够有效降低沥青中的黏性成分，但当石墨烯掺量过大(如2.0%)时，多余的石墨烯将随机分布在沥青分子中，由于石墨烯自身优异的导热性、润滑性，高温生成的热量将迅速传导至沥青内部，促使沥青软化，从而降低沥青的变形恢复能力•当石墨烯掺量为1.5%时，复合改性沥青的弹性恢复能力最强. 2.3多重应力蠕变恢复试验为了更好地评价复合改性沥青的高温抗车辙性能，进行了基于DSR的多重应力蠕变恢复(MSCR)试验.MSCR试验利用沥青在外加应力作用下的延迟弹性恢复性能来评价沥青的高温性能•路面在车轮荷载的重复加、卸载作用下，变形存在累积效果,相较于温度扫描试验，MSCR试验能够准确真实地第2期蒋文韬，等:PVP 修饰石墨烯对SES 改性沥青流变性能的影响38935 4555 65 75 85Temperature/T图5石墨烯-SBS 复合改性沥青相位角-温度变化图Fig. 5 Phase angle-temperature change diagram ofGP-SBS composite modified asphalt模拟沥青路面的应变累积过程，并且MSCR 的高温 性能试验结果与现场路用性能更为一致.MSCR 试验在动态剪切流变仪上完成.采用应 力控制模式，应力分别为100.3 200 Pa,试验温度为64 °C (根据 AASHTO T350-14《Standard method of test for multiple stress creep recovery(MSCR) test of asphalt binder using a dynamic shear rheometer(DSR)》分级标准确定)•每个蠕变周期加载1 s,卸 载9 s,每种应力状态下重复10个周期，总耗时200 s.通过试验可采集到沥青在不同应力作用下的 蠕变和恢复曲线，并据此算出其平均蠕变恢复率K 和平均不可恢复蠕变柔量丿nr ：16-17].图6、7展示了复合改性沥青在100.3 200 Pa 应力作用下第1周期的蠕变和恢复循环的应变响应. 由图6、7可见，在100,3 200 Pa 应力作用下，复合改 性沥青的最大应变值和累积不可恢复应变基本随着 石墨烯掺量的增加而降低，但在石墨烯掺量为1. 5%时，其累积不可恢复应变最小.该结果与温度 扫描试验结果非常吻合.图7 3 200 Pa 应力作用下石墨烯-SES 复合改性沥青第1周期的蠕变Fig. 7 Creep of GP-SBS composite modifiedasphalt under the 3 200 Pa根据复合改性沥青在100.3 200 P a 应力作用下10个周期的蠕变和恢复曲线计算得到的平均蠕变恢复率R 及平均不可恢复蠕变柔量几如图8.9所示.其中R 值代表沥青结合料的弹性成分， K 值越大，沥青结合料弹性越好；人「值代表高温下 沥青结合料的不可恢复蠕变柔量，人「值越小，沥青 结合料的抗永久变形(车辙)能力越强.由图8.9 可见，在100.3 200 P q 应力作用下，随着石墨烯掺量的增加，复合改性沥青的R 值呈现先增大后减 小的趋势，而人「值呈现先降低再升高的趋势.由此 表明，石墨烯的掺入改善了 SES 改性沥青在不同应力状态下的高温弹性以及稳定性，改善程度则 随石墨烯掺量波动，1. 5%的石墨烯掺量对SES 改 性沥青的高温弹性和稳定性改善效果最显著•其 改善机制可能如下：所用SBS 改性沥青有较多的 轻组分，在热应力或机械应力作用下，胶束的吸附 层变薄，轻组分使胶体结构变松，石墨烯的掺入及分散能有效抑制胶体结构的破坏，促进固体网络 的交联，从而显著改善沥青结合料的弹性.Creep and recovery time/s图6 100 Pa 应力作用下石墨烯-SES 复合改性沥青第1周期的蠕变Fig. 6 Creep of GP-SBS composite modified asphaltunder the 100 PaB 04 PUSH 04 pusnJ -S 4S J E U q s d -E SJEUqs图8石墨烯-SBS 复合改性沥青的平均R 值和几值(100 Pa)Fig. 8 Average R and J nr values of GP-SBS compositemodified asphalt with different GP contents (100Pa)390建筑材料学报第24卷图9石墨烯-SES复合改性沥青的平均R值和几值(3200Pa) Fig.9Average R and J ni values of GP-SBS composite modified asphalt with different GP contents(3200Pa)2.4线性振幅扫描试验SHRP研究计划采用疲劳因子G*sin^作为沥青抗疲劳性能指标，其力学意义为动态剪切模量的黏性成分直接决定了耗散能的大小.由于该指标是在线黏弹性范围内测得，并不能很好地表征沥青的疲劳损伤特性以及抗疲劳荷载的能力，且其与沥青混合料的相关性极小口叫根据AASHTO TP-101《Standard method of test for estimating damage tolerance of asphalt binders using the linear amplitude sweep》进行线"性振幅扫描（LAS）试验.试验利用动态剪切流变仪进行，试验夹具为8mm的上下平行板，板间距为2mm,试验温度为25°C.试验时，首先在0.1%的恒定应变下对试样进行频率扫描，扫描频率分别为0.2、0.4、0.6、0・8、1・0、2・0、4.0、8・0、10.0、20.0、30.0Hz,而后采用控制应变的加载方式线性振幅扫描5min.LAS试验结果如图10所赤由图10可见：石墨烯的掺入能够提高SBS改性沥青的疲劳寿命Nf,并降低损伤率；随着石墨烯掺量的增加，复合改性沥青的疲劳寿命呈现先增大后减小的趋势•呈现此趋势的原因可能是：在制备SBS改性沥青时，因聚苯乙烯（PS相）和聚丁二烯（PB相）均与基质沥青中的分子发生了较为充分的化学反应且形成了较为稳定的结构（如图1所示），基质沥青中反应性化学官能团已被大量消耗，因而少量的石墨烯难以与SES改性沥青发生反应，但由于石墨烯独特的层状结构，在其与SES改性沥青共混过程中可以形成典型的“插层”结构（如图11所示，加入石墨烯后，复合改性沥青出现了20=26.5。
石墨烯改性沥青研究进展
当代化工研究［（）Modern Chemical Research丄，2020・03行业动态石墨烯改性沥青研究进展*张明瑞"王宏宇“乌兰皿(1.西北民族大学化工学院甘肃7300302.甘肃省高校环境友好复合材料及生物质利用省级重点实验室甘肃730030)摘耍：沥青是道路交通领域重要的材料之一，越来越多的道路公路都在使用沥青材料.传统的沥青存在较多的问题，需要使用改性剂使其性能得到提高.石墨烯作为新型餉纳米材料，由于其具有众多良好的性能被广泛应用于各种领域，近年来，越来越多的研究学者对石墨烯改性沥青进行研究.本文重点阐述了国内外近几年使用石屋烯改性沥青的研究进展.关键词：石墨烯；改性沥青；改性剂中图分类号：T文献标识码：AProgress in Research on Graphene Modified AsphaltZhang Mingrui1"2,Wang Hongyu12,Wu Lan1'2*(1.Northwest Minzu University,School of Chemical Engineering,Gansu,7300302.Key Laboratory for Utility of Environment-friendly Composite Materials and Biomass in Universities of Gansu Province,Gansu,730030)Abstracts Asphalt is one of t he important materials in the f ield of r oad traffic,and more and more roads are using asphalt materials.There are many p roblems in traditional asphalt,so it is necessary to use modifier to improve its p erformance.As a new type of n anomaterial,graphene has been widely used in various f ields due to its many good p roperties.In recentyears,more and more researchers have studied graphene modified asphalt.This paper f ocuses on the research progress ofgraphene modified asphalt in recent y ears at home and abroad.Key WOfdSi graphene；modified asphalts modifier1.引言还可以将GNPs用作制备改性沥青的改性剂。
长期氧化对聚合物改性沥青流变性的影响
４ ２
橡 胶 参 考 资 料
２０ ０ ７年
长期 氧化 对 聚 合物 改性 沥 青 流 变 性 的 影 响
杨 军 （ 株洲 时代新 材料科 技股 份 有限公 司 ４２０ ） 编译 １０ ７
的 氧化 和聚合 物 的降解 。改性 沥青共 混 物的 氧化
沥青 中加入 几份 聚合 物就 会显著 提高 高温下
（ 低频 ） 的复合 模 量 （ ） 进 一步 增加 聚合 物 的含 Ｇ’ ， 量， 复合模量 会 进一 步提 高 。
尽管聚合物 的加入会提高高温下 沥青 的刚 性 ， 也 引起 了沥青低 温 （ 但 高频 ） 复合模 量的下 降 ，
道 ， 可 以 用 来 表 征 公 路 上 改 性 沥 青 的 耐久 性 。 这
氧化对 聚合 物改性 沥青 有效性 的影 响是 研究 的重
不等 ， 总体导致 了相角 的下 降 。另 外 ， 改性 沥青 损
耗 角 曲线的 中频 区形 成 了一 个平 台 ， 可能 归 于 这 聚合物 网络 的形成 。 有 关聚合 物改 性材 料对 沥青拉 伸性能 影响 的
改性 沥青 的应力 一 变 曲线有 两 个 弹性 区 ， 未 改 应 而
２ 实 验 方 法
未 改性沥 青 包括 Ａ － ０ 、 － ０ 、 一 Ｃ １ ＃１ ＡＣ １ ＃４ ＡＣ
性沥 青 只有一个 弹性 区。这两个 弹性 区的初 始斜
１ ＃５和 加气 沥 青 Ｐ ０ ０ Ｇ７ 。聚 合 物 改性 材 料 包 括 Ｓ Ｒ、 Ｂ Ｂ Ｓ Ｓ和轮 胎胶 。 ＡＣ １ ＃１和 Ｐ ０与粉 碎 的橡胶 一 同硫 化 ， －０ Ｇ７ 老化 实验 在 Ｐ ＡＶ 中进行 ， 老化 温度 １ ０ 。硫化 ０℃
纳米Al2O3_复配SBS_改性沥青流变性能研究
引用格式：任剑. 纳米Al 2O 3复配SBS 改性沥青流变性能研究[J]. 中国测试，2023, 49(10): 83-89. REN Jian. Study on rheological properties of nano-Al 2O 3 composite SBS modified asphalt[J]. China Measurement & Test, 2023, 49(10): 83-89. DOI :10.11857/j.issn.1674-5124.2021100101纳米Al 2O 3复配SBS 改性沥青流变性能研究任 剑(山西交通控股集团有限公司吕梁北高速公路分公司，山西 吕梁 033100)摘 要: 为研究纳米Al 2O 3复配SBS 改性沥青流变性能，采用不同掺量（1%、2%、3%、4%、5%）纳米Al 2O 3，首先分析对针入度、延度、软化点、弹性恢复率、针入度指数以及黏度等物理指标影响；然后采用温度扫描、频率扫描进行流变参数影响分析；并基于流变学理论，采用车辙因子试验、多应力蠕变恢复试验（MSCR ）进行高温性能分析；采用疲劳因子试验进行疲劳性能分析；最后对改性沥青的储存稳定性以及基于车辙因子的抗老化性能影响进行评价。
结果显示：纳米Al 2O 3的掺入可降低SBS 改性沥青的针入度、延度，提高软化点、弹性恢复率以及针入度指数与黏度；流变参数中复数剪切模量、车辙因子、平均恢复率、疲劳因子提高，相位角、平均蠕变柔量、软化点差、基于车辙因子的老化指数逐渐降低。
表明纳米Al 2O 3对除低温延度、疲劳性能略有降低外，对储存稳定性能及抗老化性能均有积极影响，当掺量过大（达到5%）时，部分参数改善效果会降低。
综合而言，纳米Al 2O 3对SBS 改性沥青物理、流变性能具有良好的改善效果，推荐纳米Al 2O 3掺量宜控制在5%以内。
关键词: 道路工程; 纳米Al 2O 3; 流变特性; SBS 改性沥青; 高温; 疲劳中图分类号: U414文献标志码: A文章编号: 1674–5124(2023)10–0083–07Study on rheological properties of nano-Al 2O 3 composite SBS modified asphaltREN Jian(Lüliang North Expressway Branch, Shanxi Transportation Holding Group Co., Ltd., Lüliang 033100, China)Abstract : In order to study the rheological properties of SBS modified asphalt mixed with nano-Al 2O 3,different dosage (1%, 2%, 3%, 4% and 5%) of nano-Al 2O 3 were used. Firstly, the effects of nano-Al 2O 3 on physical indexes such as penetration degree, ductility, softening point, elastic recovery rate, penetration degree index and viscosity were analyzed. Then the influence of rheological parameters was analyzed by temperature scanning and frequency scanning. Based on the theory of rheology, rutting factor test and multi-stress creep recovery test (MSCR) were used to analyze the high temperature performance. Fatigue performance was analyzed by fatigue factor test. Finally, the storage stability of the modified asphalt and the influence of rutting factor on the anti-aging performance were evaluated. The results show that the addition of nano-Al 2O 3 reduces the penetration degree and ductility of SBS modified asphalt, and improves the softening point, elastic recovery rate, penetration index and viscosity. Among the rheological parameters, the complex shear modulus, rutting factor, average recovery rate and fatigue factor increase, while the phase Angle, average creep compliance,收稿日期: 2021-10-20；收到修改稿日期: 2021-12-28基金项目: 国家重点研发计划资助项目（2016YFB0303200）；山西交通控股集团有限公司科技项目（20-JKKJ-37）作者简介: 任 剑（1979-），男，山西吕梁市人，高级工程师，研究方向为土木工程。
石墨烯加固沥青路面
石墨烯加固沥青路面
石墨烯作为当今世界上备受瞩目的材料之一，其惊人的物理特性使其在各个领域均有着广泛的应用和研究价值。
最近，石墨烯在加固沥青路面方面的应用备受关注。
沥青路面是我们日常生活中常见的一种道路铺设材料，它具有施工方便、成本低廉等优点。
然而，由于各种原因，沥青路面在使用过程中往往会出现损坏、老化等问题，影响道路的使用寿命和行车安全。
因此，如何提高沥青路面的耐久性成为一个亟需解决的问题。
石墨烯作为一种具有极高强度、优异的导热性和导电性的材料，可以被添加到沥青混合料中进行改性，以增强沥青路面的性能。
石墨烯改性后的沥青路面具有更高的抗压强度和韧性，能够有效抵抗外部环境因素的侵蚀，延长路面的使用寿命。
通过石墨烯的加固，沥青路面在承载能力、耐磨性、耐老化性等方面均有显著提升。
石墨烯可以填充沥青混合料中的微孔隙，提高混合料的密实性，减少裂缝产生的可能性，从而增加路面的稳定性和耐久性。
此外，石墨烯的导热性和导电性也为沥青路面的维护提供了更多可能性。
在寒冷地区，可以利用石墨烯的导热性帮助快速融化积雪，减少结冰对道路的影响；在需要监测道路状况的地方，可以利用石墨烯的导电性搭建智能监测系统，及时掌握道路的状况并进行维护。
综上所述，石墨烯作为一种具有巨大潜力的材料，在沥青路面加固方面有着广阔的应用前景。
通过石墨烯的加固，沥青路面的性能可以得到有效提升，不仅能够延长道路使用寿命，提高行车安全，还能为道路维护和管理带来新的可能性。
石墨烯加固沥青路面的发展势必会为社会交通领域的进步带来新的活力和机遇。
《氧化石墨烯对水泥基材料耐高温性能的影响及机理研究》范文
《氧化石墨烯对水泥基材料耐高温性能的影响及机理研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，高温环境下的建筑材料性能研究显得尤为重要。
氧化石墨烯作为一种新型的纳米材料，因其独特的物理和化学性质，被广泛应用于各种领域。
特别是在水泥基材料中，氧化石墨烯的加入可以显著提高其性能。
本文将重点研究氧化石墨烯对水泥基材料耐高温性能的影响及机理。
二、文献综述近年来，关于氧化石墨烯在水泥基材料中的应用研究逐渐增多。
研究表明，氧化石墨烯的加入可以显著提高水泥基材料的力学性能、耐久性能和耐高温性能。
其中，耐高温性能的改善尤为重要，因为这直接关系到材料在高温环境下的使用寿命和安全性。
三、实验方法（一）材料准备本实验采用水泥、砂、石等常规材料，以及不同含量的氧化石墨烯纳米材料。
（二）样品制备将氧化石墨烯与水泥、砂、石等材料混合，制备成不同配比的样品。
（三）实验过程对制备好的样品进行高温处理，观察其耐高温性能的变化，并利用扫描电镜、X射线衍射等手段分析其微观结构变化。
四、实验结果与分析（一）耐高温性能测试结果实验结果表明，随着氧化石墨烯含量的增加，水泥基材料的耐高温性能得到显著提高。
在高温环境下，加入氧化石墨烯的水泥基材料表现出更好的热稳定性和抗裂性。
（二）微观结构分析通过扫描电镜和X射线衍射等手段，我们发现氧化石墨烯在水泥基材料中起到了桥梁作用，促进了水泥水化产物的生成和晶体结构的优化。
此外，氧化石墨烯的加入还改善了水泥基材料的孔隙结构，提高了其密实度。
五、机理研究（一）氧化石墨烯的物理作用氧化石墨烯具有优异的物理性能，如高强度、高韧性等。
在水泥基材料中，氧化石墨烯可以起到增强作用，提高材料的整体力学性能。
此外，氧化石墨烯的纳米级尺寸使其能够填充水泥基材料中的微小孔隙，提高材料的密实度。
（二）氧化石墨烯的化学作用氧化石墨烯表面含有丰富的含氧官能团，可以与水泥水化产物发生化学反应，生成更稳定的化合物。
这些化合物能够提高水泥基材料的耐高温性能和抗裂性。
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氧化石墨烯改性沥青的流变特性及其影响机理研究
氧化石墨烯是一种具有很高应用潜力的新兴材料，它在许多领域有着广泛的应用前景，包括能源、环境和建筑材料等。
沥青作为一种重要的道路材料，其性能对道路的使用寿命和驾驶者的安全性具有重要影响。
因此，通过改性沥青，可以提高道路材料的性能，延长道路的使用寿命。
本文主要研究了氧化石墨烯改性沥青的流变特性及其影响机理。
流变特性是指材料在外力作用下的变形和流动性能。
在研究中，首先通过制备氧化石墨烯改性沥青样品，然后采用流变仪对样品进行流变特性测试。
实验结果显示，氧化石墨烯改性沥青具有更好的变形和流动性能，相比未改性的沥青，其流变模量和黏度均有所降低。
进一步研究表明，氧化石墨烯改性沥青的流变特性受多个因素的影响。
首先，氧化石墨烯具有很高的比表面积和特殊的二维结构，这些特性使其能够更好地与沥青相互作用并形成更稳定的结构。
其次，氧化石墨烯中的氧原子与沥青中的氢键和氧官能团发生相互作用，增强了沥青的可变形性和流动性。
此外，氧化石墨烯还可以有效地抑制沥青的老化和光辐射损伤，提高了沥青的稳定性和抗氧化性。
进一步分析发现，氧化石墨烯改性沥青的流变特性与其添加量也有一定关系。
在一定添加量范围内，氧化石墨烯的添加量越多，沥青的流变模量和黏度就越低。
这是因为过多的氧化石墨烯会导致样品中的填充增多，从而导致流动性能的下降。
总体来说，氧化石墨烯的引入可以显著改善沥青的流变特性，提高其可变形性和流动性。
这是由于氧化石墨烯的特殊结构和与沥青的相互作用所致。
此外，适当的添加量也对沥青的
流变特性有一定的调控作用。
这项研究为改进沥青材料的性能，进而提高道路使用寿命和安全性提供了一种新的思路。
亦可为其他材料的改性研究提供一定的参考价值
综上所述，墨烯改性沥青通过提高可变形性和流动性能，可以有效改善沥青材料的流变特性。
这种改性方法的有效性受到多个因素的影响，包括氧化石墨烯的比表面积、二维结构以及与沥青的相互作用。
适当的添加量也对流变特性起到调控作用。
这一研究为提高道路使用寿命和安全性，以及其他材料的改性提供了新思路和参考价值。