聚乙二醇改性瀝青性能研究

2014年9月鄭州大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)Sep,2014第35卷第5期Journal of Zhengzhou University( Engineering Science)Vol 35 No 5文章編號:1671-6833(2014)05-0084-03聚乙二醇改性瀝青性能研究甘新立!,張楠2,劉羽2(1.長(cháng)安大學(xué)特殊地區公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗室,陜西西安710064;2.長(cháng)安大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,陜西西安710064摘要:為研究聚乙二醇改性瀝青的技術(shù)性能,測定了不同聚乙二醇摻配率下瀝青的布氏黏度、針入度、軟化點(diǎn)和延度指標,對聚乙二醇改性瀝青的性能進(jìn)行了分析;通過(guò)對殘留針入度比和殘留延度的測定,分析了聚乙二醇改性瀝青的老化性能;通過(guò)黏度-剪切速率曲線(xiàn),分析了聚乙二醇改性瀝青的流變特性;通過(guò)黏溫曲線(xiàn)獲得聚乙二醇改性瀝青路面的施工溫度,并進(jìn)行了分析.研究結果表明,隨著(zhù)聚乙二醇摻配率的增加,瀝青的黏度增加、針入度減小、軟化點(diǎn)升高、延度降低;聚乙二醇改性瀝青的耐老化性能優(yōu)于原基質(zhì)瀝青;聚乙二醇改性瀝青在163℃的條件下呈現一定的非牛頓特性;通過(guò)黏溫曲線(xiàn)荻得的聚乙二醇改性瀝青混合料的施工溫度略高于普通瀝青混合料關(guān)鑣詞:道路工程;聚乙二醇;相變材料;瀝青性能中圖分類(lèi)號:U414文獻標志碼:Adoi:10.3969/ J.ssn.1671-66833.2014.05.019度、軟化點(diǎn)、延度和動(dòng)穩定度等方面分析了聚乙0引言醇對瀝青劑及其混合料的影響9在高溫季節,瀝青路面表層溫度可能達到60筆者通過(guò)測定不同聚乙二醇添加率下瀝青的℃以上,易使瀝青路面出現車(chē)轍等高溫病害.相變布氏黏度25℃針入度、軟化點(diǎn)和15℃延度,分析材料能夠在一定溫度范圍內發(fā)生物相轉化,吸收不同聚乙二醇添加率條件下瀝青的性能;通過(guò)改或放出大量熱量,但自身溫度不發(fā)生變化,將相變變布氏黏度儀轉子型號,在不同剪切速率下測定聚材料加入到瀝青混合料中能夠起到儲存熱量調乙二醇改性瀝青的黏度,獲得聚乙二醇改性瀝青的節路面溫度的作用2).聚乙二醇是一種具有水黏度一剪切速率曲線(xiàn),分析了瀝青的流變特性;在溶性的高分子化合物,在一定溫度下發(fā)生熔融吸不同溫度下測定聚乙二醇改性瀝青的布氏黏度,對收、儲存熱量并保持溫度恒定,是一種常用的相變聚乙二醇改性瀝青混合料的拌合溫度進(jìn)行分析材料國內外對于相變材料的性能做了大量1原材料技術(shù)性質(zhì)研究3),但對于聚乙二醇在道路工程上的應用則很少涉及張一博等通過(guò)綜合熱分析和紅外光實(shí)驗采用瀝青為中海70#基質(zhì)瀝青,相關(guān)技譜,分析了多種相變材料的高溫性能,并選擇了適術(shù)性能如表1.聚乙二醇采用國產(chǎn)某聚乙二醇于瀝青路面使用的相變材料.胡曙光等從針入200,0其相關(guān)技術(shù)性質(zhì)如表2表1瀝青技術(shù)指標Tab 1 Technical indexes of asphalt60℃動(dòng)力黏度25℃針入度相對密度/瀝青種類(lèi)/(Pa·s)(0.1mm)70#基質(zhì)瀝青275.453.826.81.034表2聚乙二醇技術(shù)指標Tab 2 Technical indexes of PEG外觀(guān)色澤羥值/水份/pH值規格分子量(25℃(Pt-Co)( mgKOH·g%(1%水溶液)PEG-2000乳白色固狀物51-631800~2200≤1.05.0~7.0收稿日期:2013-05-30;修訂日期:2013-06-19基金項目:中國博土后科學(xué)基金項目(2013M500請省科技支判H中國煤化工CNMH(高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專(zhuān)項資助(CHD2011J164)作者簡(jiǎn)介:甘新立(1988-),男,陜西漢中人,長(cháng)安大學(xué)博士生,主要從事路面材料研究,E-mail:ganxing2007@126.com第5期甘新立,等:聚乙二醇改性瀝青性能研究852聚乙二醇改性瀝青技術(shù)指標及老醇的添加提高了瀝青的耐老化性能這可能是由化性能于在瀝青升溫過(guò)程中,聚乙二醇吸收熱量,并將熱量以潛熱的形式儲存,從而能夠在一定程度上減2.1技術(shù)指標緩瀝青的升溫實(shí)驗采用聚乙二醇摻配率為0%、5%、10%、表4瀝青老化后技術(shù)性能20%和30%,加入到熔融的瀝青中并充分攪拌獲Tab 4 Technical indexes of aged asphalt得聚乙二醇改性瀝青測定不同摻配率下瀝青的殘留針入度比10℃殘留布氏黏度、25℃針入度、軟化點(diǎn)和15℃延度,各瀝青種類(lèi)延度/cm項性能指標如表370#基質(zhì)瀝青56.6表3聚乙二醇改性瀝青技術(shù)性能聚乙二醇改性瀝青73.712.6Tab 3 Technical indexes of PEG modified asphalt摻配率布氏黏度針入度/軟化點(diǎn)延度3聚乙二醇改性瀝青混合料施工溫度/(mPa.s)(0.1mm)℃03.450372.453.8>100普通瀝青在高溫條件下具有牛頓特性,其黏569.364.5度不隨剪切速率的改變而變化.因此,我國普通620.457.368.326.5674.171.721.3熱拌瀝青混合料的施工溫度采用瀝青黏溫曲線(xiàn)獲806.747.276.217.6得,并以瀝青在黏溫曲線(xiàn)上(0.17±0.02)Pa·s可以看出,隨著(zhù)聚乙二醇摻配率的升高瀝青時(shí)的溫度為混合料最佳拌合溫度,(0.28±0.03)的布氏黏度升高,針入度降低,軟化點(diǎn)升高,延度Pas時(shí)的溫度為最佳壓實(shí)溫度降低.當聚乙二醇的摻配率從0%提升到5%時(shí),布氏黏度儀的轉速與剪切速率滿(mǎn)足各項指標均出現較大變化,尤其是延度指標從原s=nk瀝青的大于100變?yōu)?9.3,說(shuō)明聚乙二醇對瀝青式中:n為轉速,r/min;k轉子剪變率常數性能的影響顯著(zhù),少量的摻配率即能對瀝青性能實(shí)驗采用聚乙二醇摻配率為10%獲得聚乙產(chǎn)生較大影響當摻配率大于10%時(shí),瀝青的針醇改性瀝青,并通過(guò)在163℃條件下改變布氏入度和延度已經(jīng)不滿(mǎn)足原基質(zhì)瀝青的技術(shù)性能黏度儀的轉子型號,在不同轉速下測定聚乙二醇從以上對聚乙二醇改性瀝青指標的分析可以改性瀝青的黏度,獲得聚乙二醇改性瀝青黏度與認為,聚乙二醇的添加提升了瀝青的高溫性能,降剪切速率的關(guān)系,如表5.可以看出,在163℃條低了瀝青的延展性能同時(shí),當采用聚乙二醇作為件下,隨著(zhù)剪切速率的增加聚乙二醇改性瀝青的改性劑獲得聚乙二醇改性瀝青時(shí),采用原瀝青的黏度逐漸降低,但降低的幅度不大,即表明聚乙二技術(shù)指標來(lái)評價(jià)聚乙二醇改性瀝青已經(jīng)不合適醇改性瀝青具有一定的非牛頓特性但并不明顯了,可采用降低標準采用在確定瀝青混合料施工溫度時(shí),SHRP推薦2.2老化性能采用27#轉子在20r/min的條件下測定瀝青的布實(shí)驗釆用聚乙二醇摻配率為10%獲得聚乙氏黏度.分別測定原70#基質(zhì)瀝青和聚乙二醇改二醇改性瀝青,分別對原70#基質(zhì)瀝青和聚乙二性瀝青在135℃和175℃下的布氏黏度,得到原醇改性瀝青進(jìn)行旋轉薄膜烘箱老化實(shí)驗,實(shí)驗溫70#基質(zhì)瀝青和聚乙二醇改性瀝青的黏溫曲度為163℃,老化時(shí)間為85mn,測定老化后兩種線(xiàn)如圖1瀝青的殘留針入度比和殘留延度如表4所示通過(guò)黏溫曲線(xiàn),可以獲得70#基質(zhì)瀝青的最可以看出,聚乙二醇改性瀝青的殘留針入度佳拌合溫度為161-165℃,最佳壓實(shí)溫度為151比和殘留延度均大于原基質(zhì)瀝青,表明聚乙二醇155℃,聚乙二醇改性瀝青的最佳拌合溫度為改性瀝青的耐老化性能優(yōu)于基質(zhì)瀝青,即聚乙163~169℃,最佳壓實(shí)溫度為152~157℃.可以表5不同剪切速率下的聚乙二醇改性瀝膏黏度Tab. 5 Viscosity of PEG modified asphalt under中國煤化工剪切速率/s18.6CNMHG黏度/(Pa·s)193.5187.3183.1177.373.6171.7171167.586鄭州大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)2014年看出,通過(guò)黏溫曲線(xiàn)得到的聚乙二醇改性瀝青的拌合溫度和壓實(shí)溫度均略高于基質(zhì)瀝青參考文獻:[1]馬骉,王曉曼,李超,等.相變材料在瀝青混凝土路面中的應用前景分析[J].公路,2009(12):115[2]張東,康韡,李凱莉.復合相變材料研究進(jìn)展[J]功能材料,2007,38(12):1936-19400l012130101516017018019Cmo11411∞∞∞0[3]方玉堂,康慧英,張正國,等.聚乙二醇相變儲能材溫度(a)70#基質(zhì)瀝青(b)聚乙二醇改性瀝青料研究進(jìn)展[J].化工進(jìn)展,2007,26(8):1063圖1瀝膏黏溫曲線(xiàn)Fig 1 Viscosity-temperature curve of asphalt[4]曹長(cháng)斌,羅陽(yáng)明,李文虎,等.聚乙二醇對瀝青及其混合料儲熱性能的影響[J].化工新型材料,20134結論41(4):137-139[5]張正國,王學(xué)澤,方曉明.石蠟/膨脹石墨復合相變(1)隨著(zhù)聚乙二醇摻量的增加,瀝青的黏度材料的結構與熱性能[J].華南理工大學(xué)學(xué)報:自增加,針入度降低,軟化點(diǎn)升高,延度降低,且當聚然科學(xué)版,2006,34(3):1-5乙二醇摻量大于10%時(shí),聚乙二醇改性瀝青的技6]馬曉光張曉林李俊升,等相變材料的復合及其術(shù)性能已經(jīng)不滿(mǎn)足原瀝青的技術(shù)指標熱性能研究[J].材料科學(xué)與工藝,2008,16(5):(2)聚乙二醇的耐老化性能優(yōu)于原瀝青的耐[7]王維龍,楊曉西,方玉堂,等聚乙二醇/二氧化硅定老化性能,這可能是因為聚乙二醇可以在一定范形相變材料的制備[J].化工學(xué)報,2007(10):2664圍內吸收熱量而使瀝青溫度不升高,從而減緩瀝青老化[8]張一博,朱洪洲,李菁若,等.儲熱降溫瀝青路面用(3)聚乙二醇改性瀝青具有一定的非牛頓特相變材料的選擇[J].鄭州大學(xué)學(xué)報:工學(xué)版性,但并不顯著(zhù)2012,33(3):10-14+18(4)通過(guò)黏溫曲線(xiàn)確定的聚乙二醇的施工溫9]胡曙光,李潛,黃紹龍,等.相變材料聚乙二醇應用度略高于原基質(zhì)瀝青的施工溫度于瀝青混合料可行性的研究[J].公路,2009(7):291-295Research on Performance of PEG Modified AsphaltGAN Xin-Ii'. ZHANGLIU Yu(1. Key Laboratory for Special Area Highway Engineering of Ministry of Education, Chang'an University, Xi'an 710064, China; 2. School of Materials and Engineering, Chang an University, Xi'an 710064, China)Abstract: For the research of the technology performance of PEG modified asphalt, the brookfield viscositypenetration, softening point and ductility was determined, and the performance of the PEG modified asphaltwas analyzed. Through the determination of residual penetration ratio and residual ductility, the aging performance of PEG modified asphalt was analyzed; through the viscosity-shear rate curve, the rheological property ofasphalt was analyzed; the construction temperature of PEG modified asphalt mixture was obtained through theviscosity-temperature curve and it was analyzed. The results show that with the increase of the blending rate ofPEG, viscosity and softening point increases and penetration and ductility decrease; the ageing performance ofPEG modified asphalt is better than the matrix asphalt; the PEg modified asphalt under 163C presents thenon-newtonian feature; the construction temperature of PEG modified中國煤化工 rough the viscosity-temperature curve slightly higher than the common asphalt mixCNMHGKey words: road engineering; polyethylene glycol(peg); phase change material, asphalt performance