SBS改性沥青的黏温特性研究
改性沥青聚乙烯胎防水卷材的耐温性能研究

改性沥青聚乙烯胎防水卷材的耐温性能研究摘要:改性沥青聚乙烯胎防水卷材在防水行业中应用广泛,而其耐温性能对于其使用寿命和防水效果非常重要。
本研究旨在通过实验研究改性沥青聚乙烯胎防水卷材在不同温度下的性能表现,以评估其耐温性能。
实验结果表明,改性沥青聚乙烯胎防水卷材在一定温度范围内可以保持较好的防水性能,并且随着温度的升高,其性能呈现出逐渐下降的趋势。
根据实验结果,我们可以得出结论,改性沥青聚乙烯胎防水卷材适用于一般温度下的防水工程,但在极端高温环境下的使用需谨慎。
关键词:改性沥青聚乙烯胎防水卷材、耐温性能、防水效果、使用寿命引言:防水工程对于建筑结构的安全稳定有着至关重要的作用,而改性沥青聚乙烯胎防水卷材作为一种常用的防水材料,具有操作方便、施工快捷、使用寿命长等优点,被广泛应用于建筑工程和基础设施领域。
然而,由于气候条件和使用环境的不同,改性沥青聚乙烯胎防水卷材在面对不同温度下的性能表现可能存在差异。
因此,研究改性沥青聚乙烯胎防水卷材的耐温性能对于确保其防水效果和使用寿命具有重要意义。
1. 实验设计与方法1.1 材料选择本研究选择了市场上常见的改性沥青聚乙烯胎防水卷材作为研究对象。
采用该材料的样品作为实验试件。
1.2 实验装置将试件分别放置于恒温箱中,调节箱体温度,实时记录试件的性能表现。
1.3 实验参数选取不同的温度作为实验参数,包括常温(25°C)、高温(50°C)、低温(0°C)以及极端高温(80°C)。
1.4 实验内容将试件分为不同的组别,每组包含三个相同材料的试件。
分别将试件置于不同温度下,按照规定的时间间隔进行性能测试。
2. 实验结果与分析2.1 防水性能测试通过实验测试改性沥青聚乙烯胎防水卷材在不同温度下的防水性能。
实验结果表明,在常温(25°C)情况下,改性沥青聚乙烯胎防水卷材可以有效地防止水分渗透。
随着温度的升高,其防水性能逐渐下降,表现出渗漏现象。
对SBS改性沥青的性能研究

对 S S改性沥青的性能研 究 B
Pe f m a c u i BS o fe pha t r or n e St dy O lS M di d As i l
吴 凯 旋 W uKax a iu n
( 广州 市市 政工程 维修 处 , 州 5 0 0 ) 广 10 0
关键 词: B S S改性 沥青 ; 入度 ; 化 点; 针 软 延度 ; 变特性 流
K e wo d :S3 dfe p a t e de p n ta in; o e n ontdu tiy r e lgc lb h vo y r s IS mo i da h l;n e l e ert i s o s f nig p i ; ci t; h oo ia e a ir t l
( agh uMu iia C n t ci it a c o , a ghu5 0 0 C ia Gun zo ncp l osr t Ma e n eRom Gu n zo 0 0,hn u n nn 1
摘 要 : S S改性 沥青进行 不 同温度及 不 同贯入 时 间下的针入 度试 验 , 对 B 以此来评 价 沥青 的流 变特性 及路 用性 能 ; 析 了 S S 性沥青 的软 分 B改 化 点 随着混合 过程 的 变化 而 出现 的复 杂变化 , 过 不同温度 和速 率条件 下 的延 度试验 来 分析 改性 沥青的 流变特性 。 并通
Ab ta t sr c :SBS mo i e s h l a i ee ttmp r tr sa d un e i ee tp ner to i fte p n tain ts r x e in e n od rt df d a p at tdf r n e eau e n d r df r n e tain t i i f me o h e erto eta e e p re c d i r e o e au t h h oo ia p o e te fa ph l nd o d p ro ma c .S fe ig p it f S dfe aph l l h n e a he miig p o e s te v lae te t e lgc l rp ris o s at a ra ef r n e otnn on o BS mo i d s atwilc a g s t xn rc s h i
SBS改性沥青温度敏感性指标研究

SBS改性沥青温度敏感性指标研究陈华鑫;刚增军;王应龙;梁俊海【摘要】为了研究SBS改性沥青的温度敏感性,采用镇海基质沥青、星型SBS4303和SBS401、线型SBS1192和SBS503制备了6种SBS改性沥青.由针入度试验和动态剪切流变试验(DSR),得出各沥青不同温度下的针入度值、黏度值、针入度指数PI和黏温指数VTS,并分析了改性剂种类和改性剂剂量对SBS改性沥青PI和VTS的影响.结果表明,VTS比PI更能客观反映SBS改性沥青的温度敏感性,建议采用lg(lgη)-lgTK的开氏温标回归方法得到的VTS作为SBS改性沥青感温性指标比较适宜.【期刊名称】《建筑材料学报》【年(卷),期】2010(013)005【总页数】6页(P691-696)【关键词】SBS改性沥青;温度敏感性;针入度指数(PI);黏温指数(VTS)【作者】陈华鑫;刚增军;王应龙;梁俊海【作者单位】长安大学,材料科学与工程学院,陕西,西安,710061;陕西省交通建设集团公司,陕西,西安,710075;陕西省交通建设集团公司,陕西,西安,710075;陕西省交通建设集团公司,陕西,西安,710075【正文语种】中文【中图分类】U414沥青结合料是一种典型的温度敏感性材料,其感温性的好坏直接关系到沥青路面的高温抗车辙能力、低温抗裂和耐久性能.目前,用于评价沥青温度敏感性的指标主要有:针入度指数(penetration index,PI)、针入度-黏度指数(penetration viscosity number,PVN)、黏温指数(viscosity temperature susceptibility,VTS)和沥青等级指数(class index,CI)等[1-3].我国现行规范[4]则规定改性沥青仍以针入度作为分级的主要依据,其性能以改性后的沥青感温性改善程度即PI的变化来作为关键性评价指标,其中PI是由多温度下的针入度系数来达到一定要求的[4].然而,陈华鑫等[5-10]研究了针入度试验误差对PI的影响,并指出按现行规范计算得到的PI来评价沥青的温度敏感性有一定局限性.沥青的温度敏感性评价目前尚难达成统一共识.为分析SBS改性剂对沥青感温性的影响,本文分别研究了SBS的掺量与类型对改性沥青PI 和VTS的影响,以期得到SBS改性沥青感温性的合理评价方法.1 试验方案选择镇海沥青、星型SBS4303和星型SBS401、线型SBS1192和线型SBS503,其中SBS改性剂的基本技术参数如表1所示.在室内采用高速剪切机制备6种改性沥青,其中改性剂SBS4303的掺量分别为3%,5%,7%(质量分数,下同),其他3种SBS改性剂的掺量均为5%,其针入度试验和动态剪切流变试验(DSR)结果如表2所示.表1 SBS改性剂的技术指标Table 1 Techn ical specification of SBSmodified asphalts?表2 沥青的针入度、DSR试验结果及其针入度指数Table 2 Test results of penetration and DSR test and penetration index of asphalts?2 试验结果分析2.1 针入度指数PI2.1.1 PI的计算由25℃针入度P 25和环球法软化点 T R&B可计算沥青感温系数A T和PI T:但该方法的前提是沥青在T R&B时针入度为800(0.1 mm),而这一假定往往因沥青的差异而不同,因此该PI T一般不能作为评价依据.虽有人根据当量软化点T 800求出修正的PI,但一般也不常用.目前我国规范是利用沥青PI与温度之间的线性关系,通过3个以上温度Ti(一般为15,25,30℃或5℃)和所对应的针入度P i建立直线回归方程,其斜率即为感温系数A,可按最小二乘法求取:然后按下式计算PI.以上结果是基于普通基质沥青建立的,它对改性沥青是否适合一直存在争议.为了分析改性沥青针入度指数的变化规律,PI和A的计算结果如表2所示,据此研究用PI 来评价改性沥青感温性的合理性.2.1.2 SBS掺量对PI的影响为分析改性剂掺量对沥青PI的影响,选择镇海沥青和燕山石化SBS4303(见表2).结果表明SBS加入后,沥青的PI值增大,A值减小,说明沥青的感温性逐渐降低,且随着SBS掺量的增加,沥青的PI值越大,改善幅度也显著增强.SBS加入到基质沥青后在高速剪切作用下分散成微米级的小颗粒,比表面积增大,沥青中的小分子对其产生溶胀与增塑作用,使得原基质沥青的胶体结构发生改变,小分子组分减少,大分子和极性组分增多;同时SBS的三维网构作用限制了沥青胶体颗粒运动,而SBS本身要产生形变或运动也需要吸收更多能量,从而有效降低了沥青对温度的敏感性.SBS吸附的小分子越多,改性沥青体系中分子间的相对运动能力就降得越低,沥青的感温性则越小.一般而言,随着SBS掺量的增加,需要吸附的轻组分越多,沥青的PI值增加越明显,但并非SBS掺量越高越好.因为从路用性能的角度看,当PI=0时,其路用性能最佳.当SBS掺量约为5.8%时镇海SBS改性沥青的PI值接近0,但随着SBS掺量进一步增加,其PI值增幅依然很大,表明沥青分子热运动能力持续下降,从而改善了沥青感温性.2.1.3 SBS类型对PI的影响由表2可知,SBS掺量相同时,不同类型的SBS改性剂对沥青感温性的影响也不尽相同.这主要与SBS改性剂的嵌段比、结构类型、相对分子质量(简称为分子量)大小以及改性剂与基质沥青间的相互作用等因素有关.以基质沥青为基准,可得出其他改性剂对沥青改性后PI的改善幅度(见表2),如5%掺量下4种SBS改性剂对沥青的PI值及其改善幅度均依次为:SBS411<SBS4303<SBS1192<SBS503.SBS的嵌段比反映了聚苯乙烯和聚丁二烯的相对含量,嵌段比越大,聚苯乙烯的体积分数越高,其中苯环含量增多,SBS越“硬”,其旋转、移动困难,分子运动能力减弱.同时星型SBS分子间的作用力强于线型SBS,其高温下的分子运动也要弱于线型SBS.然而如表1所示,SBS1192和 SBS4303的嵌段比为30/70,SBS503和SBS411的嵌段比为31/69,看起来4种SBS嵌段比基本接近,但对改性沥青PI值的影响差别很大,而且不能简单得出星型或线型SBS对沥青的PI改善效果孰好孰坏的结论,也不能得到嵌段比与PI的相关性.尽管PI可以表征改性沥青的感温性,但国内外许多学者的研究都表明了这一指标存在许多缺陷,而且从本研究结果看,PI不仅难以明确界定它与路用性能的关系,而且不能区分不同SBS改性沥青的性能差异和内在本质,因此,采用PI作为SBS改性沥青的感温性指标不太适宜.2.2 黏温指数VTS2.2.1 黏度和VTS的计算针入度实际上也是条件黏度,针入度和黏度η(Pa·s)可按式(5)进行换算[3,5-6]:式中:x f为某温度下的针入度值,0.1 mm,与本文Pt同.换算结果如表 3所示.同样,可以用式(6)将DSR试验结果复数模量 G*(k Pa)和相位角δ(°)换算成对应温度下的黏度值,如表3所示[5-6]:其中:ω=10 rad/s.得到各温度下的黏度值后,通常有 4种计算VTS的方法,分别由式(7)~(10)计算得到:式中:t为摄氏温度,℃;T R为兰金氏温度,R;T K为开氏温度,K.其温标转换如下式所列:依据表3的黏度值可按式(7)~(10)的形式回归得到相应的VTS值如表4所示.表3 不同温标下沥青的黏度Table3 Asphalt viscosity in d ifferent temperature scales?表4 不同温标下沥青的黏温指数VTSTable 4 Asphalt viscosity and VTS in differen t temperature scales?由于采用的温度单位不同,回归得到的VTS值有一定差异,那么对于SBS改性沥青到底采用何种回归形式效果最好呢?仅从回归得到的相关系数看,4种回归方法都可行.但摄氏温标方法尽管回归系数最高,其计算出的VTS数值却很小,难以直观地区分不同沥青之间的差异性;而用兰金氏温标方法,虽然得到的VTS值有一定灵敏度,能显著区分不同沥青感温性差别,但需要将摄氏温标向华氏温标转换,最后得到用华氏温标表示的绝对温标即兰金氏温标,计算复杂,在我国采用甚少.综合比较后,表明lg(lgη)-lg T K回归方法简便、实用、灵敏度高,是评价改性沥青温度敏感性的最佳选择,本文即采用该法计算的VTS进行随后的分析研究.2.2.2 SBS掺量对VTS的影响图1比较了不同掺量SBS对沥青VTS与PI的改善效果.由图1可知,随着SBS掺量的增加,沥青的VTS增大,感温性降低,这与前面PI反映的规律一致.但VTS值在SBS掺量为5%以后其增幅减缓,而PI值反映的则是增幅增大.显然PI值反映的规律与实际不符,因为沥青感温性的改善是基于沥青小组分被吸附和SBS掺量增加而使沥青胶体体系整体活动能力下降引起的,而当SBS改性剂掺量增加到一定量时,对小组分的吸附基本趋于稳定,此时再增加改性剂掺量对沥青感温性的改善幅度不大,因此PI值反映的变化规律实际上是不准确的,而VTS值的变化规律则与实际相吻合.由于VTS是采用多温度下的黏温关系回归得到,反映的温度域更广,体现的规律性更可靠,因此采用VTS作为沥青感温性指标更合理.图1 VTS与PI改善幅度比较Fig.1 Improvement rate comparison between V TS and PI2.2.3 SBS类型对VTS的影响由表4,图1可知,在5%掺量下,4种改性沥青中VTS值最小的为SBS411(-6.516 0),SBS503次之(-6.258 3),最大的为SBS4303(-5.338 2);而仅从VTS改善幅度看,最高的为SBS4303(37.796%),SBS1192次之(34.133%),最小的为 SBS503的27.075%和SBS411的24.072%.这是因为SBS411和SBS503的嵌段比高于SBS4303和SBS1192,其中聚苯乙烯含量高,对沥青小分子的吸附作用稍弱,故对沥青感温性改善幅度小.但SBS503为线型,比SBS411柔软,对沥青小分子的吸附作用要好于SBS411,星型SBS411分子热运动较弱,故此2种SBS对沥青感温性的改善作用虽有差异,但相差不大;对于SBS1192和SBS4303而言,对沥青的吸附作用要强于SBS503和SBS411,同时SBS4303为星型,高温下其自身的热运动能力要低于SBS1192.在掺量相同时,SBS4303对沥青感温性的改善要稍好于SBS1192.尽管SBS1192和SBS503都是线型,但SBS1192的嵌段比为30/70,SBS503为31/69,且SBS1192含有部分乙烯基,可以有效促进沥青三维网构的形成,从而增强了沥青的热稳性,因此SBS1192对沥青感温性的改善效果甚至好于星型SBS411.一般SBS 对沥青感温性的改善首先要看其对沥青小分子的吸附与稳定作用,其次看SBS分子自身高温热运动能力,综合此二种作用的综合效果方可确定其对沥青感温性的强弱. 总体看来,VTS基本能体现SBS类型对沥青感温性的改善规律,相反PI值不能,因此VTS作为沥青感温性评价指标更加合理.3 结论1.通过黏温回归关系效果看,采用lg(lgη)-lg T K的开氏温标回归方法最简便、实用、灵敏度高,可由此法回归得到沥青的黏温指数VTS.2.PI通常反映 15~30℃的沥青感温性,而VTS可通过黏度换算后得到并反映15~82℃的沥青感温性.从SBS掺量对沥青感温性改善变化规律看,VTS比PI更能准确反映改性沥青感温性实际的变化特点.3.从SBS类型对沥青感温性的改善变化规律看,沥青的感温性改善是由SBS对沥青小分子的吸附稳定作用和SBS自身的分子热运动能力两方面决定,且前者对沥青感温性影响最大,而VTS比PI更能反映这一特点,因此用VTS来表征沥青的感温性效果较好.参考文献:[1] LEE M ing-gin,CH IU Chui-te,KAN Yu-cheng,et parison of results of SHRP and conventional binder testson paving 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additional index study[J].Journal of Highway and T ransportation Research and Developmen t,2007,24(6):46-49,56.(in Chinese)。
SBS改性沥青混合料施工温度探讨

SBS 改性沥青混合料施工温度探讨随着城市化的加速,道路的建设和维护已成为社会发展的重要组成部分,而沥青混合料作为常用的路面材料,其施工质量的好坏不仅关乎道路的使用寿命,更直接影响到道路的安全性。
其中,SBS 改性沥青混合料作为一种新型的路面材料,其表现出的耐久性和使用寿命超越了传统的沥青混合料,尤其适用于高速公路路段和城市道路的设计与施工。
但是,SBS 改性沥青混合料的施工温度成为各位道路建设者面临的难题。
本文旨在就SBS 改性沥青混合料的施工温度进行探讨,以期给道路建设工作者提供一些有用的建议。
一、SBS 改性沥青混合料概述SBS 改性沥青混合料是一种基于聚合物改性聚合沥青的高弹性、高韧性、高耐久性的路面材料。
其具有以下几个优点:1.优异的耐久性和使用寿命:SBS 改性沥青混合料在高温、低温、紫外线等多种恶劣环境下均能够表现出较好的耐久性,其使用寿命相对于传统的沥青混合料可以延长一倍以上。
2.良好的抗水性:SBS 改性沥青混合料具有比传统沥青更好的耐水性,且能够有效防止日晒雨淋等自然灾害对路面的侵蚀。
3.高弹性和高韧性:SBS 改性沥青混合料的弹性模量和断裂伸长率比传统沥青大约高出一倍,相对于一些高速公路路段的频繁车辆经过,有更良好的适应性和抗变形性能。
二、SBS 改性沥青混合料施工温度探讨在SBS 改性沥青混合料的施工过程中,涉及到多个环节,其中温度的选择是至关重要的。
SBS 改性沥青混合料是一种复合类型的路面材料,由沥青、填料、改性聚合物三大主要部分组成。
其施工温度不仅影响到各种材料的状态和相互间的结合形式,还会影响到路面混合料的极限强度和耐久性,下面我们结合实际情况详细说明和探讨。
1.温度对沥青的影响沥青是SBS 改性沥青混合料的主要组成成分,其施工温度的强制性规定为130℃-160℃左右。
其实,施工温度不仅会影响到沥青的黏度、流动性、和固化速度,还会直接影响到合适的填料比例、填料骨料的最佳大小和形状。
SBS改性阻燃沥青的感温性能研究

Co rs o dn uh r re p n iga t o .Te. + 8 — 1 9 4 3 3 9 a : 8 — 4 3 6 6 3 9;e mallein 1 6 C r 1: 6 3 0 1 8 5 ;fx + 6 1— 840 — i:k j @ 2 . O a n
T e p r t e Se v c a iiY o m e a ur r i e b lt fSBS M o ii d Fl m e_ Re a da s a t d fe a 。 _ — — t r ntA ph l
II AO Ke— a in
( c o l f Per c e c g n e ig,Lio ig S iu ie st S h o toh mial o En i ern a nn hh a Unv riy,Fu h nLio ig 1 3 0 ,P. su ann 1 0 1 R. C ia hn )
第 2 卷 第 3 3 期
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Vo1 .23
NO.3
OF PE TR(CHEM I ) CA1
UNI RS 1 1 S VE I 、E
Se p. 201 0
文 章 编 号 : 0 6~3 6 2 1 ) 3 0 5 0 10 9 X( 0 0 0 0 2 3
T h hr e t m p r t r e vie b l y o he SBS m odfe lm e r t r nta ph l hc e a i g 7 a a e a p l s e t e e e a u e s r c a ii ft t iid fa — e a da s a tw ih us d M om n O s b s s hati b te ha e t rt n whih u e ua ii . c sdH nxlng 90
改性沥青的粘度特性和施工温度控制

改性沥青的粘度特性和施工温度控制摘要:现如今,改性沥青在道路工程中的应用越来越广泛,它与普通沥青相比,在合理的配合比设计和施工条件下,改性沥青具有更好的性能。
因此,掌握改性沥青的年度特性以及做好施工温度控制,才能更好地发挥改性沥青的作用,本文对此问题进行了深入地探讨和分析。
关键词:改性沥青粘度特性温度控制中图分类号:tu74 文献标识码:a文章编号:1.改性沥青的概述沥青材料是由高分子碳氢化合物及这些碳氢化合物的非金属的衍生物构成的混合物。
改性沥青是指掺加橡胶、树脂、高分子、聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂,或采取对沥青轻度氧化加工等措施,使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青混合料。
目前,我国沥青改性材料中采用最普遍的是聚合物改性沥青,它主要是将适量的塑料及橡胶等聚合物加入沥青之中,从而改善其各方面的性能。
改性沥青是在原有基质沥青的基础上,掺加适量sbs 改性剂制作而成。
把sbs掺入进基质沥青中去,能够有效降低沥青对温度变化的敏感度,提高沥青的软化点,从而提高了沥青路面的耐高温能力及抗车辙能力;此外,也降低了沥青的脆点,保证沥青在寒冷的冬季不发脆,具有柔韧性,以减少路面裂缝现象的出现。
改性沥青路面的施工和普通沥青的施工大致相同,主要包括原材料试验、配合比设计与选择、混合料的拌合、摊铺、碾压及面层质量控制等。
在科学合理的沥青混凝土设计配合比及施工条件下,沥青路面的耐久性及高温稳定性能够明显提高。
2.改性沥青的粘度测试实验及其分析流体流变特性的一个重要量度就是粘度,而改性沥青的粘度会随着温度的变化而变化,因此,研究沥青的流变特性需考虑温度因素。
本实验采用的是美国brookfield dv-ii 型旋转粘度计, 在实验中,我们分别测试了不同类型的沥青在不同温度下的粘度,从而依据得出的改性沥青的粘度来确定并控制施工温度, 如下表所示。
表1粘度测试实验结果为进一步掌握改性沥青的流动性质,我们可以利用动态剪切流变仪对改性沥青及普通沥青的流变指标进行测试,比较在不同温度下,改性沥青和普通沥青的流变参数随剪变率的变化规律, 找出两者流动性能的差异。
温拌SBS改性沥青黏温规律研究

第l 期
周元 臣等 .温拌 S B S改性沥青黏温规律研究
7
黏温曲线方程直观表示即提高 值。
1 . 2 . 3 二次 回归试验 设计
线方 程斜 率 的绝 对值 即黏 温指数 ,参照 王颉 的实 验设 计与 S P S S应 用 ,得 出黏 温指 数线 性 方 程
通过二次正交 回归试验探 讨制 备温拌 S B S
机理 ,温拌 技术基 本上都 可 以归为 三个 主要技术
类型 :降黏型温拌技术、发泡型温拌技术 、表面
活性 温拌技 术 … 。
流体特性。由于催化油浆中饱和烃和芳香烃含量 远大于普通改性沥青的水平 ,需要对催化油浆进
行 减压蒸 馏 ,把 饱 和烃 、部 分低 分子 量 芳 香烃 、
降黏型温拌技术的核心就是利用特定的添加 剂改变沥青胶结料的黏温规律。现有技术一般是 在沥青胶结料或沥青混合料拌和过程中添加一类 有机添加剂,使得沥青胶结料或沥青混合料高温
表 2 二次回归排列矩 阵及试验结果
表 3 黠温 曲线 回归 方 程 及 相 关 系数
试验序号
1 2 3 4
黏度回归方程
Y= 1 0. 2 7 9—3 . 7 31 z y=1 0 . 7 3 2—3 . 8 9 8 z y:1 0 .1 1 4—3 . 6 6 8 x y=1 0 .1 8 9—3 . 6 9 5 x
关键词 :温拌 S B S改性 沥青
黏温曲线 二 次正 交回归
温拌 沥青 路 面施 工技 术 是 近 年 来 全球 能 源
性沥青总量计 , 稳定剂按 S B S 加入量计。
L 2 试验 方法
紧缺 、气候变暖、环保理念逐渐增强的背景下快
SBS改性沥青的流变特性研究

SBS 改性沥青的流变特性研究摘要:SBS 改性沥青具有良好的高温稳定性、耐老化性和耐久性,因此在路面工程中得到了广泛应用。
本文通过对SBS 改性沥青的流变特性进行研究,探讨其在路面工程中的应用及其相应的改善措施。
关键词:SBS 改性沥青, 流变特性, 耐老化性, 耐久性一、引言路面工程是城市建设中不可或缺的一环,而沥青材料是路面工程中最常用的材料之一。
随着交通运输事业的发展,越来越多的车辆在路面行驶,路面的强度和稳定性成为了越来越重要的问题。
为了解决这一问题,SBS(乙烯-丁苯-苯乙烯)改性沥青应运而生。
SBS 改性沥青具有良好的高温稳定性、耐老化性和耐久性等特点,因此在路面工程中得到了广泛应用。
本文主要探讨SBS 改性沥青的流变特性及其在路面工程中的应用。
二、SBS 改性沥青的流变特性2.1流变性能测试方法常见的沥青流变性能测试方法有粘度测试、剪切测试、弯曲测试和拉伸测试等。
其中,粘度测试是最简单、最常见的测试方法,可以反映材料的粘度和流动性;而剪切测试、弯曲测试和拉伸测试则可以反映材料的强度和延展性。
2.2流变特性的参数沥青的流变特性可以通过多种参数来描述。
对于粘性材料来说,最常见的参数包括黏度、剪切应力和剪切应变等;对于弹性材料来说,常用的参数包括弹性模量、剪切模量和泊松比等。
此外,动态剪切应力和复合模量等参数也经常被用来描述沥青的流变特性。
2.3SBS 改性沥青的流变特性相比传统的沥青材料,SBS 改性沥青具有更好的强度和稳定性。
研究表明,SBS 改性沥青的弹性模量和刚度要比传统沥青材料高出很多,而其剪切应力和剪切应变也相应减小。
此外,SBS 改性沥青还具有较高的耐剪切性和抗老化性,使其在路面工程中使用更加广泛。
三、SBS 改性沥青在路面工程中的应用3.1沥青混合料中SBS 改性沥青的应用SBS 改性沥青可以与其他原材料混合使用,用于制作沥青混合料。
在混合料中加入SBS 改性沥青可以有效提高混合料的强度和稳定性,减少路面龟裂和破碎等现象,从而在一定程度上延长路面的使用寿命。
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土木工程学报
2007 年
2 沥青黏度的测试方法
由于测定牛顿流体的剪切黏度设备很多, 如落球 黏度计、毛细管黏度计、同轴圆筒黏度计、旋转流变 仪、旋转黏度计等测试设备。在早期的沥青黏度测试 中, 主要选用毛细管黏度计和旋转黏度计两种类型。 最初美国 SHRP 计划中, 曾考虑采用毛细管 黏度计, 但考虑到沥青在施工过程中不是一种慢速剪切模式, 因此在后期的研究中美国 SHRP 计划采用了旋转黏度 计进行沥青黏度的测试, 而由于 Brookfield 旋转黏度 计在美国非常普及, 因此 SHRP 计划中规定采用该设 备作为沥青黏度的测试设备。
Abstr act: The viscosity and temperature properties of SBS modified asphalts differ from that of unmodified asphalts. Viscosity measurements based on the current procedure would predict relatively high mixing and compaction temperatures, which may lead to the deterioration of SBS modified asphalts, cause environmental concerns and safety issues. Measurements of SBS modified asphalt viscosity are analyzed, and the viscosity variation of SBS modified asphalt studied. The viscosity of SBS modified asphalt is dependent on temperature and shear-rate. Results show that 150℃ is a separation point for the temperature dependency, with the influence of temperature being significant below 150℃ and insignificant above 150℃.The shear-rate dependency decreases with the increase of temperature. Therefore, viscosity measurement should correspond with specified shear rate at temperature, which is important for appropriately defining the mixing and compaction temperatures of SBS modified asphalts. Keywor ds: SBS modified asphalt; viscosity; rheological characteristics; rotational viscometer E-mail: lnl808@163.com
η= ( 100/n) k1k2T S=nk3
F ′=k1k2k3T/10 式中:η为黏度 ( cp) ; n 为转速 ( r/min) ; k1 为扭矩常 数, 其大小与黏度计类型有关, 如表 1 所示[4]; k2 为 转子体积常数, 如表 2 所示[4]; S 为剪变率 ( 1/s) ; k3 为 转 子 剪 变 率 常 数 , 如 表 2 所 示 [4]; F ' 为 剪 应 力 ( N/m2) ; T 为扭矩百分数, 是黏度计数显面板或计算 机软件显示的数据, 为黏度计全部量程的百分比。由 于改性沥青的非牛顿流体特性, 试验中除了要知道试 验温度外, 还需要知道转子的型号、转速等试验参数 才能得到该温度下改性沥青黏度值的大小。比如试验 中 采 用 S27 转 子 , 转 速 为 20RPM, 实 际 上 试 验 剪 切 速率为 S=nk3=20×0.34=6.8 ( 1/s) 。
沥青是一种黏弹性材料, 力学特性随着温度和加 荷时间的不同而不同。在高温和长时间荷载作用下, 表现出黏流性特征; 在低温和短时荷载作用时, 表现 出弹性特征。而通常, 沥青材料在一般温度和荷载作 用时, 表现出复杂的黏弹性质。由于本文主要研究 SBS 改性沥青的施工特性, 而沥青在加工和施工应用 过程中均处于高温状态, 所以, 这里研究的沥青流变
化规律。由试验结果可知, 当温度低于 150℃时, 黏度对温度的依赖性 很 大 , 但 是 当 温 度 高 于 150℃时 , 黏 度 对
温 度 的 依 赖 性 逐 渐 减 小 ; 随 着 温 度 的 升 高 , SBS 改 性 沥 青 的 黏 度 值 对 剪 切 速 率 的 依 赖 性 逐 渐 减 弱 。 因 此 在 测 试
第 40 卷第 10 期 2 0 0 7 年 10 月
土木工程学报 CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNAL
Vol . 40 Oct .
No. 10 2007
S BS 改性沥青的黏温特性研究
李宁利 1 李铁虎 1 陈华鑫 2 张争奇 2
( 1.西北工业大学, 陕西西安 710072; 2.长安大学, 陕西西安 710064)
( 1) 美国 SHRP 战略公路研究计划推荐方法 美国 SHRP 计划推 荐采用 Brookfield 旋 转 黏 度 计 方 法 ( ASTM D 4402) 测 定 不 同 温 度 下 沥 青 的 黏 度 , 并在其沥青结合料性能规范中提出 135 ℃的黏度不得 超过 3 Pa·s, 以控制改性沥青的施工性能。沥青结合 料黏度与结合料类型、剪变率和仪器参数有关, 其计 算方法中考虑 3 个仪器参数[3], 计算式为:
引言
黏度是表征沥青材料黏滞性的一种性能参数, 反 映沥青在发生流动时内部分子间摩擦阻力的大小, 其 大小与沥青路面的力学行为关系密切, 如果要防止路 面产生车辙病害, 合理选择沥青黏度是十分重要的。 由于改性沥青与普通基质沥青的黏度特性相差较大, 因此以往用于评价基质沥青黏度- 温度变化特性的研 究方法, 都不能直接应用于改性沥青。为此本文主要
图 2 拟塑性流体流变特性曲线 Fig. 2 Gener alized r heological char acter istics of
non-Newtonian flows
图 3 膨润性流体流变特性曲线 Fig. 3 Gener alized r heological char acter istics of
膨润性就是随着剪变率的增加, 流体黏度增加。 膨润性也称为剪切变稠特性。膨润性的流变特性曲线 如图 3 所示。
塑性流体在静置状态下具有固体的特性, 当施加 的外力超过流体的屈服力时, 流体将开始流动, 塑性 流体的流变特性如图 4 所示。
由于改性沥青的黏度特性因聚合物改性剂的加入 而发生改变, 并在较高的温度下均处于非牛顿流体状态
摘要: SBS 改性沥青的黏温特性与普通沥青不同。用目前的黏度测试方法测试 SBS 改性沥青黏度, 根据黏温曲线
确定的 SBS 改 性 沥 青 混 合 料 的 拌 和 与 压 实 温 度 过 高 , 过 高 的 拌 和 与 压 实 温 度 会 引 起 SBS 改 性 沥 青 的 老 化 、 环 境
和生产安全问题。从改性沥青的高温流变特性入手, 分析改性沥青的黏度试验方法, 研究 第 10 期
李宁利等·SBS 改性沥青的黏温特性研究
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特性主要是讨论沥青处于高温状态下的情况。 黏度是由流体内部分子结构之间的引力形成内摩
擦, 从而在外部表现为抵抗流体流动的能力。因此它 间接地反映了流体分子结构及其分布状态。在高于沥 青软化点的温度范围内, 沥青结合料主要体现了黏性 流动的特性, 其中最为理想的流动形态是牛顿层流流 体[1- 2] 。牛顿流体 是流体 的 几 种 流 动 特 性 之 一 , 其 流 变曲线如图 1, 图 1( a) 表示剪应力和剪切速率是直线 关系, 图 1( b) 表示 随着剪切速 率的变化, 黏 度值 是 一个常数。在高温下, 基质沥青可看作牛顿流体, 这 就意味着在一个给定的温度下, 不管选用哪种黏度模 型或变形速率测试黏度, 牛顿流体的黏度均为常数。
基金项目: 国家西部交通建设科技项目 ( 2001- 318- 000- 38) 作者简介: 李宁利, 博士研究生
收稿日期: 2007-01-16
通过研究改性沥青的黏温特性, 讨论影响改性沥青黏 度的主要因素, 确定出测试改性沥青黏度的合理方 法, 为确定改性沥青混合料施工温度提供参考依据。
1 改性沥青的高温流变特性
Li Ningli1 Li Tiehu1 Chen Huaxin2 Zhang Zhengqi2 ( 1.Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710072, China; 2.Chang’an University, Xi’an 710064, China)
扭矩常数 k1 0.09373
0.2343
1
2
8
表 2 转子体积常数 k2 和剪变率常数 k3 Table 2 Spindle multiplier constants and spindle shear r ate
dilatant flows
图 1 牛顿流体流变特性曲线 Fig. 1 Gener alized r heological char acter istics of
Newtonian flows
图 4 塑性流体流变特性曲线 Fig. 4 Gener alized r heological char acter istics of plastic flows