【正文】 指導教師 xxx 重慶交通大學 2020 年 酚醛改性瀝青流變學特性和性能評價 Meltem 199。 Metin G252。2。r? at 199。 and Deniz Arslan4 摘要：本文論述了酚醛樹脂對石油瀝青的流變性能的影響。利用尼克爾森剝離試驗和馬歇爾試驗對利用混合物制備而成的瀝青的粘附性和穩(wěn)定 性性能進行了比較。通過添加酚醛可以有效的減少瀝青路面車轍，翻漿，剝離，開裂現(xiàn)象的發(fā)生。 169。 關(guān)鍵詞：改性瀝青；酚醛樹脂；流變性；粘附；穩(wěn)定性。一般來說，柔性鋪裝用的道路面層材料是由瀝青粘合劑和集料 的組合形成的。路面在高溫和低溫條件變化的作用下，強度會降低，從而導致路面開裂，最終導致路面在永久荷載的作用下產(chǎn)生永久變形。因為它是瀝青粘合劑和集料的材料屬性，所以在所有其他變量（如鋪設(shè)路面期間的工藝、天氣條件等）不變的條件下通過改變?yōu)r青的添加劑進而改善這種材料的方法被廣泛應(yīng)用，也因此頂鋪層性能的改進將提高道路質(zhì)量并且能明顯的降低維護成本。表面活性劑可分為陽離子表面活性劑和陰離子表面活性劑兩種，它們兩者通常被用作抗剝離劑。r252。相同的，在油石界面粘附力明顯提高，有機合成化合物溶出明顯減少 (Arslan et al. 2020a, 2020)。熱塑性塑料是由冷卻軟化或通過加熱熔融和硬化形成的，它們的分子是不交聯(lián)的?；厥站垡蚁┍粓髮芙档蜑r青混合料的車轍的產(chǎn)生和溫度敏感性 (Punith and Veeraragavan 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。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。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。 et al. 2020)。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)。 (Valtorta et al. 2020)并且粘合劑不易受水損 害 (Tarefder and Zaman 2020)。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)。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。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。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。 Topal et al. 2020)。 et al. 1996)。 Gonzales 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。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。 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。 C, 100 g, 5 s, mm 62 三氯乙烯溶解度 , (w/w)% 軟化點 , 176。 C 260+ 粘性 , 135176。 C 密度， 20 176。瀝青被放置在烘箱中油浴預熱至 120℃ 。再將由此得到的改性樣品保持在 120℃177。 1 ℃下攪拌 1天。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。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。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。 Sons） 試驗裝置中。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。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。 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。甲酰胺、乙二醇和二碘甲烷被作為參考。 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 。 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)。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。當溫度高于 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。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。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。酚醛提供了有關(guān)這方面的優(yōu)勢。 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. 。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。但是，當苯酚甲醛濃度高于 1％的時候 ， E的值是比純?yōu)r青更高的。r252。 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)。 10? 9 1 179。 10? 9 3 179。 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。這個曲線在高于 120 176。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。滲透率的降低表明瀝青在硬化，其軟化點從 176。 C。它可能得出酚醛降低瀝青的熱敏度的結(jié)論。 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。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。ubuk et al. 2020。軟化點提高被報導將導致車轍的減少 (Malko231。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。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。 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?？沽哑谠?G/Sinδ從 4099減少到 3054 kPa 的時候為瀝青提供了最好的結(jié)果。另外，抗疲勞開裂性能參數(shù)也被發(fā)現(xiàn)提高為 ％。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。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。ubuk et al. (2020)）和 G252。（ 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。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。高表面能將對瀝青集料的潤濕性產(chǎn)生不利，因此油石混合物的粘合力的改變將會對混合物的抗剝離力產(chǎn)生不利影響。表面能的增加能增加瀝青對骨料的抗剝離性。ubuk et al. 2020).瀝青混合料 通過 2%酚醛摻雜的改性瀝青在瀝青表面能試驗中表面能的減少和尼克爾森試驗抗剝離性提高兩者是相互支持的。 s 3 Pa 178。 C 進行 RTFOT 試驗 DSR (G/Sinδ ) kPa kPa (min) 10 rad=s, 64176。 C BBR 60 s, ?12176。 s 3 Pa 178。 C 進行 RTFOT 試驗 DSR (G*Sinδ ) kPa kPa (min) 10 rad=s, 64176。 C BBR 60 s, ?12176。純?yōu)r青和改性瀝青的馬歇爾穩(wěn)定度的變化百分率作為一個函數(shù)如圖 5所示。另外的重量酚醛成瀝青 2 ％提高馬歇爾穩(wěn)定度從 1, 1,，在瀝青含量達到 ％的時候穩(wěn)定度達到 。兩個基本參數(shù)，穩(wěn)定性和流動，從試驗 測定。瀝青的兩個基本參數(shù) 穩(wěn)定性和流動性是由試驗測定的。該混合物的穩(wěn)定性取決于骨料與粘結(jié)劑之間的內(nèi)摩擦和凝聚力，另外的圖 5：瀝青濃度對馬歇爾穩(wěn)定度值的變化影響的函數(shù) 圖 6：瀝青濃度對對流動性的影響的函數(shù) 酚醛通過提高凝聚力和剪切應(yīng)力增加了穩(wěn)定性。ubuk et al. 2020。非聚合物添 加劑也能增加混合物的馬歇爾穩(wěn)定度 (Arslan et al. 2020b)。隨著瀝青量的增加最小流量值是發(fā)生在當添加劑質(zhì)量分數(shù)為3％的時候的瀝青，因此在繁忙的交通量的情況下制備高性能瀝青路面用的是質(zhì)量分數(shù)為 2％苯酚甲醛，使其更加耐永久變形。ubuk et al. 2020)。根據(jù)測試結(jié)果，當瀝青中加入了質(zhì)量分數(shù)為 2％的苯酚甲醛改性后，瀝青的粘度、軟化點、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和穩(wěn)定性增加，表面能降低、抗?jié)B和抗剝離能力將提高。 此外，瀝青混合料的永久變形性、附著力和瀝青集料界面力通過酚醛改性也得到了提高。 參考文獻 [1]Aksoy, A., ? amlioglu, K., Tayfur, S., and 214。r252。ubuk, M. 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