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橡胶沥青流变性能研究进展


橡胶沥青流变性能研究进展 摘要:橡胶沥青的流变性能对进一步提高橡胶沥青的优越性具有指导意义, 针对目前国内外关于橡胶沥青流变性能的研究状况, 本文对橡胶沥青流变性的评 价方法、影响因素进行了评述。针对目前国内外的研究现状,提出了橡胶沥青流 变性研究的不足:1、橡胶沥青的流变模型与传统沥青不同,仍然用传统的方法 来评价橡胶沥青显得不足;2、沥青流变性的优劣不等价与混合料的性能,评价 不同改性沥青混合料的性能要结合影响混合料性能特定的因素:油石比、混合料 级配等。 关键词:橡胶沥青 流变性能 评价方法 影响因素 性能对比 引言: 从轮胎中回收的橡胶作为一种弹性粘合添加剂已经被广泛地应用在路 面工程中。 破碎轮胎胶粉改性沥青展现出良好的力学性能, 提高了路面的耐久性, 减少了反射裂缝和良好的抗疲劳性能。此外,从环境的角度来看,废旧轮胎橡胶 作为沥青改性剂来使用对解决资源的浪费和轮胎的处置是有利的。 1、橡胶沥青流变性能的评价方法 1.1Brookf ield 试验方法 T.J.Lougheed 等人用 Brookf ield 试验来研究废胶粉(CRM)沥青混合料的 粘度性质,发现 CRM 加入混合料后,由于芳香族油的吸收和橡胶颗粒膨胀,混 合料粘度增加。随着橡胶比例的增加,对粘度的影响越明显。Brookf ield 试验方 法是 ASTM 标准中橡胶沥青制定的测试方法,其测试过程如下:要求黏度计具 有四个以上的可调转速,剪切速率的范围是 0.1-50s-1,分为 A、B、C 三种测试 方法,A:通过测定恒定剪切速率下的扭矩,测定非牛顿材料的表观黏度,建议 采用两种以上的速率更能确定流体的粘度。B、C:采用一系列的旋转速率来确 定剪切变稀和触变性的非牛顿流体的性能。 1.2 动态剪切流变试验 美国战略公路研究计划(SHRP)在沥青结合料路用性能规范中提出评价沥 青结合料高温稳定性和中等温度条件下疲劳特性的指标是采用动态剪切流变仪 (DSR) 。通过测量沥青胶结料的复数剪切模量( G*)和相位角(δ)来表征沥 青胶结料的粘性和弹性性质。G*是材料重复剪切变形时总阻力的度量, 包括两 部分:实数部分储存弹性模量(G′)和虚数部分损失弹性模量(G″) 。δ 是由于 材料粘性成分的影响, 当对材料输入正弦应力与产生的正弦应变响应不同步,滞 后一个角度而产生的。 SHRP 在沥青结合料路用性能规范中要求对原样沥青及旋转薄膜烘箱老化 后残留沥青分别进行 DSR 试验来评价沥青的抗永久变形能力。SHRP 规范定义 G*/sinδ 为车辙因子,其值越大,表明沥青的抗永久变形能力越强。因此以最高 路面设计温度下沥青结合料的 DSR 试验指标 G*/sinδ 作为沥青结合料的高温评 价指标,沥青材料的 G*/sinδ 指标应满足以下要求:1、原样沥青的 G*/sinδ 不得 小于 1.0kPa;2、RTFOT 后残留沥青的 G*/sinδ 不得小于 2.2kPa。这一试验适用 的温度范围为 5-85℃,G*在 0.1-1000kPa 范围内。 2、橡胶沥青流变性能的影响因素 2.1 橡胶粉粒径对流变性的影响 研究发现废橡胶粉对沥青 G′、 G″的改变随着橡胶粉颗粒粒径的增加而增加, 而且由于橡胶的加入, 沥青表现出从大范围剪变率的牛顿体性质到剪切变稀性质 的变化,因此流变曲线表现出了粘度从不变(低剪变率区) 到减小( 幂律区) 的变化。所以橡胶粉改性沥青的流变性质可以用 Carreau 模型来描述。 从试验结果表明:随橡胶颗粒粒径呈指数增长的关系。橡胶颗粒粒径越大, 沥

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