【文章內(nèi)容簡介】 2020).。此外，低密度聚乙烯（ LDPE）被確定為能提高馬歇爾穩(wěn)定度，抗拉強度、抗壓強度的材料 (AlHadidy and Tan 2020).。熱固性塑料的交聯(lián)材料 采用熱固性材料的改性瀝 青具有熱靈敏度較小，耐疲勞性較高的特性（ 199。ubuk 等，2020 ） 。橡膠是一種彈性聚合物，它是一個天然的或合成的高分子聚合物與硫或其它含硫化合物硫化后形成的交聯(lián)劑。橡膠被報導(dǎo)能增加馬歇爾穩(wěn)定度和混合物的抗剝離性 (Aksoy et al. 2020)。在另一項研究中，柔性瀝青材料通過的修改而獲得輪胎橡膠廢物瀝青 (G252。r252。 et al. 2020)。嵌段共聚物為通過共價鍵連接的兩個或兩個以上不同的單體亞基。由苯乙烯 丁二烯 苯乙烯（ SBS）形成的嵌段共聚物，被廣泛地用作在文獻中為了增加瀝青的粘度的瀝 青改性劑 (Eribol and Orhan 2020)。 SBS加入粘合劑中可以延緩粘合劑衰老。 (Valtorta et al. 2020)并且粘合劑不易受水損 害 (Tarefder and Zaman 2020)。老化是另一個影響瀝青性能的現(xiàn)象。添加二烷基二硫代磷酸鋅的瀝青被報道能提高耐老化性（歐陽等人 (Ouyang et al. 2020)。增加了三甘醇基硼原子后的瀝青粘度，在通過進行馬歇爾穩(wěn)定性試驗時變形增加 (Arslan et al. 2020)。聚四氟乙烯被發(fā)現(xiàn)能增加瀝青的粘度，但它卻降低了混合物的馬 歇爾穩(wěn)定性 (199。ubuk et al. 2020)。車轍是通常發(fā)生在氣候炎熱地區(qū)主要道路病害，因此具有高的軟化點的瀝青是在這樣的區(qū)域中優(yōu)選使用的材料。由于瀝青的高軟化點，瀝青的剛度受高溫影響較小，但是取而代之的是瀝青路面的另一個車轍和翻漿等更嚴重的現(xiàn)象。環(huán)氧樹脂、聚烯烴和乙烯 乙酸乙烯酯（ EVA）能減少滲透和提高瀝青的軟化點 (199。ubuk et al. 2020。 Topal et al. 2020)。軟化點的提高被報道會導(dǎo)致車轍的增加 (Malko231。 et al. 1996)。 Stastna 等人對 EVA 材料 對瀝青粘度的影響進行了研究(Stastna et al. 2020)，在另一個研究，可以通過瀝青與 EVA 回收聚合物的改性從而增加其粘度，進而提高瀝青的服務(wù)性能 (GarciaMorales et al. 2020。 Gonzales et al. 2020)。將 EVA 和 LDPE 一起使用，得出溫度對其中純?yōu)r青發(fā)生永久變形的結(jié)論，表現(xiàn)除了良好的機械性能 (GarciaMorales et al. 2020)。 酚醛樹脂是一種由酚的聚合（ C6H5OH ）和甲醛（ HCHO）通過縮合過程形成的熱固性塑料。 在還沒有被用在道路施工前，它是一種廉價、高耐水、耐化學(xué)性和良好的熱阻高性能工程材料。本研究的目的是通過動態(tài)剪切流變儀（ DSR）、差示掃描量熱法（ DSC）、旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化試驗（ RTFOT）、壓力老化容器（ PAV）、彎曲梁流變儀（ BBR）和表面能的測試等試驗探討苯酚甲醛加入量對改性瀝青的粘度，滲透，軟化點的流變性的影響。為了檢測其作為瀝青改性劑道路路面的效果，對瀝青混合料的粘附性和穩(wěn)定性進行了研究并通過尼科爾森剝離試驗和馬歇爾試驗與那些純?yōu)r青進行了對比。 50號瀝青和 70號瀝青是被廣泛使用的瀝青鋪路材料，本次試 驗整個研究過程中使用的瀝青是由 Alia? a 煉油廠提供的，在所有的實驗中使用的瀝青的特性見表 1。酚醛樹脂作為改性劑被用于所有試驗中，其特性如表 2所示 表 1 150號瀝青和 70號瀝青的物理化學(xué)性質(zhì) 屬性 數(shù)據(jù) 滲透 , 25176。 C, 100 g, 5 s, mm 62 三氯乙烯溶解度 , (w/w)% 軟化點 , 176。 C 閃點 , 176。 C 260+ 粘性 , 135176。 C, Pa s 瀝青質(zhì) , (w/w)% 芳香烴 , (w/w)% 飽和烴類 , (w/w)% 樹脂 , (w/w)% 表 2 酚醛樹脂的性能 物理狀態(tài) 固體，顆粒 解體的溫度，℃ 130176。 C 密度， 20 176。 C 720 kg/m3 顏色 棕色 氣味 幾乎無臭 該實驗裝置包括一個開放的反應(yīng)器、油浴的恒溫器和一個混合器。瀝青被放置在烘箱中油浴預(yù)熱至 120℃ 。再將酚醛膠木加入到質(zhì)量分數(shù)在 1%~4%之間的熱瀝青中混合 1小時。再將由此得到的改性樣品保持在 120℃177。 2 ℃， 在烘箱中 1小時，并在 20℃177。 1 ℃下攪拌 1天。對改性瀝青的粘度酚醛樹脂用量的效果是按照在剪切速率和用Brookfield DVIII 流變儀來 20轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的 5張 /秒的 ASTM D 4402標準測定。根據(jù) ASTM D 4402標準在 5/秒的剪切速率和在 20rpm 轉(zhuǎn)速的 Brookfield DVIII 流變儀轉(zhuǎn)動下測定酚醛樹脂用量對改性瀝青的粘度的影響。并且進行了滲透率（ ASTMD 5 ）和軟化點（ ASTM D 36 ）的常規(guī)檢查，其中 Krebs Elec 進行的是滲透率的檢查， MFG and Sur Berlin RKA2進行的是軟化點的檢查。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度測試則通過 PerkinElmer Diamond DSC 功率補償型差示掃描量熱儀在 50176。 C/min 的加熱速率的氮氣流下進行的。在無定形材料從脆性粘性狀態(tài)改變?yōu)橄鹉z態(tài)的過程中溫度的函數(shù)被玻璃化轉(zhuǎn)變溫度試驗確定。按照旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化試驗（ RTFOT）制備成的瀝青樣品被應(yīng)用在根據(jù) ASTM D2872與 CS 325 （ A James Cox. amp。 Sons） 試驗裝置中。瀝青老化試驗（ PAV）是使用一個 PAV（型號 AASHTO PP1）儀器進行。彎曲梁流變儀（ BBR）裝置被用來確定剛度和瀝青的低溫蠕變值。純的瀝青和改性瀝青樣本復(fù)雜的剪切模量（ G）和相位角（δ）是由 DSR 流變儀（儀器名稱為 Bohlin）測定的，并對 G/δ的值進行了計算。在松散的不包含苯酚甲醛的混合物條件下進行尼克爾森剝離試驗（ ASTM D 1664）以確定的瀝青集料混合物的粘附性能。 在尼克爾森剝離試驗中，粗骨料是涂覆有 110℃純的或改性的瀝青，將混合物浸泡在60 ℃的蒸餾水中放置 24小時后，將耐剝離骨料表面與總骨料表面的比值作為耐剝離數(shù)據(jù)。 通過 KRUSS DSA 100儀器試驗并采用接觸角測定方法來 確定樣品表面能。該裝置的工作原理是無梗滴技術(shù)進行測量，并結(jié)合接觸角的酸堿理論，由該設(shè)備當(dāng)前程序確定表面自由能。甲酰胺、乙二醇和二碘甲烷被作為參考。此外，馬歇爾穩(wěn)定度試驗（ ASTM D 1559）被應(yīng)用在壓實混合物和無酚甲醛試驗中。 結(jié)果與討論 圖 1：瀝青粘度與苯酚甲醛濃度之間的關(guān)系：（ a） 90和 120℃ 之間 。 （ b）之間的130和 170176。 C 苯酚甲醛濃度（ %） 瀝 青粘度 (pas) 苯酚甲醛濃度（ %） 瀝青粘度（ pas） 圖 2：溫度變化對瀝青粘度影響的函數(shù) 圖 3：不同酚醛濃度條件下隨溫度變化的曲線 瀝 青粘度 (pas) 溫度（ ℃ ） 由于其在處理和服務(wù)的重要性，粘度是測試瀝青作為確定添加劑濃度和溫度的函數(shù)的第一個參數(shù)。它的測定是在苯酚甲醛濃度在 0和 4%之間時進行的，以重量計。在溫度低于 120 ℃時，苯酚甲醛摻雜質(zhì)量分數(shù)為 1%時 粘度降低，并在苯酚甲醛摻雜質(zhì)量分數(shù)為 2%時增加。然而，從苯酚甲醛在濃度高于 2%的時候觀察到粘度明顯減少（如圖a所示）。當(dāng)溫度高于 120 ℃時，瀝青添加劑的粘度效果隨著溫度的升高降低（如圖 b所示）此外，在圖 2中可以看到瀝青和無酚甲醛作為溫度的函數(shù)的粘度呈指數(shù)下降。瀝青是一種直接影響路面性能的粘彈性材料，其力學(xué)性能，取決于所施加的負載的大小和持續(xù)時間與溫度。在炎熱的地區(qū)以及重交通荷載條件下出現(xiàn)車轍會顯著降低道路的性能，瀝青粘度高的在這些地區(qū)會有更好的抗車轍能力。根據(jù)粘度測試結(jié)果，重量含量為 2%的苯酚甲醛會增加粘 度，從而可以說重量含量為 2%的苯酚甲醛改性瀝青是減少在氣候炎熱的地區(qū)重載交通產(chǎn)生車轍關(guān)鍵。由于按重量含量為 2%的苯酚甲醛對瀝青的粘度增加較多，因此，將重量含量為 2%的苯酚甲醛作為恒定的參數(shù)分別在所有測試溫度下進行試驗，如圖 1中 a、 b所示。瀝青聚合物反應(yīng)的預(yù)期效果是會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的交聯(lián)，進而導(dǎo)致瀝青粘度的提高，但這卻將導(dǎo)致瀝青溫度的增加，這是聚合物改性瀝青在能源消耗方面的一個不良的結(jié)果。酚醛提供了有關(guān)這方面的優(yōu)勢。在較高溫度下，粘度測試結(jié)果表明，由于較差的交聯(lián)鍵，按重量計摻雜 2％苯酚甲醛并不會增加粘度，因此，不以 瀝青廠的加工溫度下?lián)诫s酚醛會造成問題。 以 [1/T(K)]*103為橫軸， LNμ為縱軸的粘度，在不同酚醛濃度條件下隨溫度變化的曲線圖如 Fig. 。常數(shù) E是由各濃度的 Arrhenius 模型從對數(shù)曲線的斜率確定的（ 1） μ =(Ae)^(E/RT) A值為圖 3中 y 軸的截距值，常數(shù) E的值列于表 3 。在阿倫尼烏斯模型中可以看出理想氣體常數(shù)為 ，瀝青在溫度（ 120176。 C以下）苯酚甲醛濃度為 1%的時候 E 的值下降。但是，當(dāng)苯酚甲醛濃度高于 1％的時候 ， E的值是比純?yōu)r青更高的。根據(jù)與粘度模型相關(guān)的 Arrhenius 模型，瀝青粘度與 1/T的值是隨溫度變化的 (G252。r252。 et al. 2020)。 E圖 4：苯酚甲醛改性瀝青固化周期對粘度的變化影響的函數(shù) 值在苯酚甲醛的濃度為 2%的時候增加表明改性瀝青適用于氣候炎熱的地區(qū)。 表 3 酚醛樹脂的 Arrhenius 模型中 A與 E的值 苯酚甲醛， , (w/w)% A (Pa ? s) E (K) 0 179。 10? 9 1 179。 10? 8 2 179。 10? 9 3 179。 10? 10 4 179。 10? 9 為了探討酚醛固化期對粘度變化的影響，改性瀝青的粘度與質(zhì)量分數(shù)為 2％的酚醛樹脂添加劑關(guān)系的測定時間長達 28天。當(dāng)添加了 2 ％苯酚甲醛的改性瀝青在溫度低于 120℃時，粘度隨養(yǎng)護齡期的增加而降低。這個曲線在高于 120 176。 C的較高的溫度時開始變平，粘度的變化保持穩(wěn)定。在進行了滲透測試后表明純的瀝青和添加了 2％的酚醛的改性瀝青。普及率略有下降從 62降到了 60 。滲透率的降低表明瀝青在硬化，其軟化點從 176。 C上升到 51 176。 C。純?yōu)r青和添加了濃度為 2％的酚醛的改性瀝青的瀝青貫 入指標計算結(jié)果分別為 。它可能得出酚醛降低瀝青的熱敏度的結(jié)論。 用 2%的苯酚甲醛從 176。 的增加，軟化點、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度被認為是來自硬化改性瀝青。添加了 2％的苯酚甲醛的改性瀝青玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從 ℃。滲透率的降低，軟化點和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的增加表明改性瀝青出現(xiàn)了硬化。 在類似的研究中，環(huán)氧樹脂，聚烯烴，和 EVA添加劑都能降低滲透和提高瀝青軟化點 (199。ubuk et al. 2020。 Topal et al. 2020)。軟化點提高被報導(dǎo)將導(dǎo)致車轍的減少 (Malko231。 et al. 1996). 表 4給出了純?yōu)r青和添加了質(zhì)量分數(shù)為 2％的酚醛樹脂添加劑的酚醛改性瀝青 DSR 和 BBR 試驗的結(jié)果。添加了質(zhì)量分數(shù)為 2％的酚醛樹脂添加劑的酚醛改性瀝青被發(fā)現(xiàn)相比于純?yōu)r青在高性能瀝青路面中的應(yīng)用中純?yōu)r青的一些可以進行改進的局限性。 G/Sinδ作為瀝青的抗車轍參數(shù)。為了抵抗車轍，高性能瀝青路面結(jié)合料規(guī)范限制最小的 G/Sinδ值原始和老化瀝青為分別 1和 kPa。表 4給出G/Sinδ的值顯示，苯酚甲醛能減 少瀝青車轍。 G/Sinδ作為瀝青老化疲勞開裂的一個因素限制在最大值 5000 kPa。 可以看出質(zhì)量分數(shù)為 2％的苯酚甲醛改性瀝青中 G/Sinδ值低的瀝青具有更好的疲勞性能。抗裂疲勞在 G/Sinδ從 4099減少到 3054 kPa 的時候為瀝青提供了最好的結(jié)果。DSR試驗表明相比于純?yōu)r青，改性瀝青的抗車轍性能參數(shù)（ G/Sinδ）同比增長 ％。另外，抗疲勞開裂性能參數(shù)也被發(fā)現(xiàn)提高為 ％。滿足蠕變勁度被限制為最大為 300兆帕的高性能瀝青路面 BBR 試驗的要求。無添加劑的瀝青蠕變勁度值在要求的范圍內(nèi)變化， M 值 表明以蠕變勁度作為時間的函數(shù)都必須高于 ，而我們結(jié)果卻始終高于此值。利用瀝青混合料無酚甲醛的尼克爾森剝離試驗表明酚醛樹脂添加劑能提高抗剝離 60– 70%，骨料具有高極性而瀝青本身具有很低的極性結(jié)構(gòu)。對酚醛樹脂的極性部分的改性是在瀝青表面處收集處理，因此，摻雜 2%酚醛樹脂的瀝青骨料的附著力是通過極性鍵來提高的，瀝青混凝土強度提高而水的滲透強度被阻塞。（ 199。ubuk et al. (2020)）和 G252。R252。（ 2020）也已提出可以將環(huán)氧樹脂和松香酸錳作為抗剝落劑，尼克爾森剝離試驗的結(jié)果也支持這一觀點。接觸角作 為表面能的指標，依賴于液體和固體之間所具有的分子間引力（內(nèi)聚力）從而在液體中有吸引力（凝聚力）。在液體中分子 的影響下，凝聚力比表面分子的內(nèi)聚力更強。純?yōu)r青和酚醛改性瀝青的表面能的測量值分別為 32和 Mn/M。高表面能將對