不同剂量SBS改性沥青粘度性能分析

1、文章编号:1009 6825(200724 0179 02不同剂量SBS 改性沥青粘度性能分析收稿日期:2007 04 19作者简介:张 鸿(1970 ,男,工程师,湖北省宜昌市夷陵区公路管理段,湖北宜昌 443100张 宇(1973 ,男,工程师,湖北省荆门市公路管理局,湖北荆门 448000尚海霞(1972 ,女,工程师,湖北省楚维工程咨询监理有限公司,湖北荆门 448124张鸿 张宇 尚海霞摘 要:介绍了粘度试验的原理,分析了基质沥青和改性沥青的流变指标随温度变化的情况,通过测试基质沥青和改性沥青的粘度,对进一步研究沥青的流变性具有重要意义,同时指出沥青结合料的粘度与混合料的路用性能密切

2、相关。关键词:SBS 改性沥青,粘度,稳定性,力学指标中图分类号:T U 535文献标识码:A随着我国公路建设的高速发展,对于高性能沥青的需求也日益增加。改性沥青作为一种新型路面结合料,以其良好的高温稳定性、低温抗裂性和出色的粘附性、耐疲劳性,受到世界各国公路建设者的青睐。SBS(苯乙烯 丁二烯 苯乙烯嵌段式聚合物是一种热塑性弹性体。SBS 改性沥青体现出比其他改性剂(如PE,EV A,SBR 等明显的优点,其高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等非常突出,温度敏感性变得 迟钝!。因而成为目前世界上最为普遍试验的道路改性剂,也是我国今后道路沥青改性剂的发展方向。我国正处于高等级公路的发展和兴建阶段

3、,沥青结合料的粘度与混合料的施工温度及路用性能密切相关,从评价沥青路面的高温稳定性出发,沥青结合料的60粘度指标较好地反映了路面的高温抗车辙能力,135粘度指标来控制改性沥青的拌和与压实温度。由于改性沥青的流变性能发生了较大的变化,如果施工中没有注意这一特性,将严重影响其路面的施工质量,因此研究改性沥青的流变特性对于确定合适的施工温度是十分必要的。粘度是沥青的力学指标,粘度的大小反映沥青抵抗流动的能力,粘度越大,沥青路面抗车辙的能力就越强。可见,粘度是评价沥青高温性能的重要指标。1 粘度试验原理由物质粘性的假设,即牛顿粘性定律: 在其他条件相同的情况下,液体内部层与层之间由于光滑程度不足而产生

4、的阻力与层间相互离开的速度成比例。!如图1所示,距离H 的两个平行板之间充满粘性液体,在面积为A 的移动板上有一个作用力F ,使自由平板以相对于固定板的速度v 移动,如果这种移动满足下列条件:1液体之间的剪切流动是层流;2液体与两平行板之间相互接触,且无相对位移。则接触移动板的液面流速为v ,而固定板表面的液面流速为0。在平板之间的液体由于液面层之间的内摩擦阻力,越是接近于固定板的液面层,流速越小,且呈直线变化。沿y 轴方向的速度变化梯度 =d vd y,力F 作用于面积为A 的平板,剪应力 =FA。按照牛顿假设,层与层之间的阻力等于克服此阻力的作用力 ,而层间相互离开的速度即速度变化梯度 ,

5、一般称为剪变率D 。按牛顿粘性定律:= 或S = D (1式中:S 剪应力;D 剪变率;流动物体的粘性常数,即粘度,也称动力粘度。牛顿流体的粘度 是一常数,与速度v 无关。所以,牛顿流体的流变方程式S = D 表示的是一条通过原点的直线,在测定粘度时,变化不同的剪切速率,测定结果不变。可是许多物质如道路石油沥青在使用温度下(-3060多是非牛顿特性,即粘弹塑性体,其粘性系数并非常数。因此,测定粘度时,通常固定某一个条件(如固定剪应力或剪变率测定其条件粘度,此时的剪应力与剪变率之比称为视粘度或表观粘度,从而使非牛顿体的研究简化。沥青在温度高于软化点不多时(一般在70以上,其非牛顿性质就完全消失,

6、转变为牛顿特性。2 沥青粘度的测定文中选用布洛克菲尔德(Brookfield粘度计来测定不同改性沥青的粘度,该粘度计操作简单而且试验误差较小。沥青结合料粘度与结合料类型、剪变率和仪器参数有关,计算式为:=|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 ITECTUREVol.33No.24Aug. 2007其中, 为粘度,P a #s;n 为转速,r/min;k 1为扭矩常数;k 2为转子常数;T 为扭矩百分数。3 试验结果分析改性沥青制备是加YH802为4%,5%的聚合物在170190下用高速剪切机以6000r/min9000r/min 的转速剪切、磨、挤压30min 以上后,在160左右下孕育60min 。使改性剂最终(约4!m8!m均匀分散到沥青中。采用DV 型布氏粘度

9、计测试了不同改性沥青,不同温度下的粘度,基质沥青均为重交AH 70,其结果如表1所示。表1 粘度试验结果名称改性剂掺量/%粘度值/Pa #s60135175中海2380.4040.08046190.9970. 19751190 1.3250.236加德士01820.3920.07844830.9650.18551220 1.0480.205泰普克1840.4240.0854486 1.0380.20257061.2350. 221首先,采用AST M D249所推荐的Saal 公式进行回归:lglg ( %103=n -m %lg (T +273.13(3其中, 为粘度,P a #s;T 为温

10、度,;n ,m 为与材料有关的回归系数。其回归相关系数都大于0.999。图2,图3,图4均为回归的粘度曲线,回归直线方程的斜率表示沥青对温度的敏感性,可表明改性沥青相对于基质沥青的温度敏感性有很大的降低,因而改善沥青结合料的路用性能;而4%,5%的SBS 改性沥青温度敏感性相对变化不大,表明SBS 剂量增加到5%以上时,改性沥青的温度敏感性增加的幅度变小,效果变化就不明显。欧洲的研究表明,SBS 剂量在3%以上效果开始显著,在4%6%范围内抗车辙能力有较大的提高。而美国的SBS 的改性剂量一般在3%5%左右。因此,文中的研究结果也相一致。同时,表1中数据也直接表明在相同的温度下随着SBS 改性

11、剂量的增加粘度变大,高温稳定性提高,粘附性变大,改性沥青的非牛顿特性更为显著,其测定粘度很困难(因转速、转子型号、测定时间、沥青用量等,这是聚合物作用的结果(在60更突出;同时,随着温度的升高,同种基质加不同掺量的改性剂粘度变化不大,如175时,4%,5%的SBS 改性泰普克的粘度值分别为0.202Pa #s,0.221P a #s,可见,当温度上升到一定值时,改性沥青的粘度值不会改变,改性沥青由非牛顿体逐渐转为牛顿体。与此同时,不同种类的沥青在高温下,粘度值也趋相等,如175时基质中海、基质加德士、基质泰普克粘度值分别为0.080P a #s,0.078Pa #s,0.085Pa #s,基质

12、沥青随温度的升高粘度减小趋于稳定值且与沥青的种类无关。从表1中可以对比分析出,改性沥青在高温时,因不同种类的沥青,不同掺量的改性剂粘度值还有较大的差别,这时有聚合物改性的结果。因而,改性沥青在高温性能上有很大的改善,对其在路用性能上有较大的贡献;沥青粘度大,粘结力强,所拌制的沥青混合料强度高,稳定性和耐久性好。4 结语1通过对基质沥青和改性沥青的粘度现象的研究,认识到粘度随温度的升高而减小,对进一步研究沥青的流变性有很大的帮助。粘度法是研究改性沥青的一种简便有效的方法。2同种基质沥青采用不同掺量的SBS 或同掺量的SBS 对不同的基质沥青进行改性,其改性沥青的粘度有很大的差异。3温度对基质沥青

13、和改性沥青的流变参数的影响很大,粘性成分G */sin 随温度的上升而减小,流动性变大;沥青具有显著的非线性特性。4改性沥青结合料对提高沥青混合料的粘结能力、高温抗车辙性能有较大的改善,降低了温度敏感性。参考文献:1吕伟民.沥青混合料设计原理与方法M .上海:同济大学出版社,2001.1.2孙杨勇,张起森.沥青粘度测定及其影响因素分析J.长沙交通学院学报,2002,18(2:89 90.3杨林江.改性沥青及其乳化技术M .北京:人民交通出版社,2004.8.4沈金安.改性沥青与SMA 路面M .北京:人民交通出版社,1999.9.5JT G F40 2004,公路沥青路面施工技术规范S.Ana

14、lysis 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