納米材料復(fù)合改性瀝青性能研究

2020-05-08 05:50:40馮秋紅呂長(zhǎng)富宋雪波陳淵召

四川建材 2020年4期

王倩，馮秋紅，呂長(zhǎng)富，宋雪波，陳淵召

(1.華北水利水電大學(xué) 土木與交通學(xué)院，河南鄭州 450045；

0 前言

汽車(chē)數(shù)量的飛速發(fā)展，留下了很多的廢棄輪胎，造成了所謂的“黑色污染”。經(jīng)過(guò)多年的研究和應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，將橡膠粉加入基質(zhì)瀝青中，路面性能得到了改善，如：減小了行車(chē)噪音、吸收了光線。由于橡膠粉可以由廢棄的輪胎獲得，這也可以讓廢舊輪胎實(shí)現(xiàn)回收利用，降低了環(huán)境污染[1]。雖然橡膠粉改性瀝青提高了很多性能，但同時(shí)也存在著很多問(wèn)題，如發(fā)生離析和溶脹等現(xiàn)象[2]。因此，本文選用GNPs和橡膠粉復(fù)合，通過(guò)高速剪切法制備6種不同摻量的石墨烯微片和橡膠粉，并進(jìn)行性能試驗(yàn)研究，分析出最佳摻量。

1 原材料

1)瀝青。本試驗(yàn)采用中海70#瀝青，并按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)進(jìn)行了基本指標(biāo)測(cè)試，其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)值如表1所示。

表1 AH-70#基質(zhì)瀝青主要技術(shù)指標(biāo)測(cè)試結(jié)果

2)石墨烯微片。本試驗(yàn)采用廈門(mén)凱納石墨烯技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的KNG-180型石墨烯微片。

3)橡膠粉。本試驗(yàn)選用40目的橡膠粉，粒徑為0.45 mm，密度為1.26 g/cm3。

2 復(fù)合改性瀝青性能試驗(yàn)研究

2.1 針入度試驗(yàn)

對(duì)復(fù)合改性瀝青進(jìn)行針入度測(cè)定(25 ℃，100 g，5 s)，對(duì)比6種不同的橡膠粉和石墨烯微片摻量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 改性瀝青針入度檢驗(yàn)結(jié)果

從表2中可以看出，從0.03%GNPs摻量到0.05%GNPs摻量，針入度值從59.4 mm下降到56.9 mm，下降較為明顯，之后緩慢上升。18%橡膠粉的針入度值均小于16%橡膠粉，兩者數(shù)值均小于基質(zhì)瀝青，表明加入橡膠粉，瀝青的性能有所改善。

2.2 軟化點(diǎn)試驗(yàn)

對(duì)復(fù)合改性瀝青進(jìn)行軟化點(diǎn)測(cè)定，對(duì)比6種不同的橡膠粉和石墨烯微片的摻量得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 軟化點(diǎn)檢驗(yàn)結(jié)果

從表3中可以看出，摻量為16%的橡膠粉軟化點(diǎn)總體變化不大。18%橡膠粉摻量的軟化點(diǎn)呈現(xiàn)先減少又增長(zhǎng)后減少的趨勢(shì)，在0.05%GNPs摻量時(shí)，達(dá)到了峰值81 ℃，此時(shí)性能最好。

2.3 復(fù)合改性瀝青延度試驗(yàn)

對(duì)不同摻量的橡膠粉、GNPs復(fù)合改性瀝青進(jìn)行延度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

在橡膠粉摻量為16%時(shí)，逐漸增加GNPs的摻量，改性瀝青延度增加的幅度較小，試驗(yàn)結(jié)果在74mm左右波動(dòng)；橡膠粉摻量為18%的改性瀝青延度增長(zhǎng)的幅度較大，并且在0.03%～0.05%時(shí)，延度增長(zhǎng)的幅度最大，最大增長(zhǎng)到75.21mm。所以，本試驗(yàn)得到的最佳橡膠粉摻量為18%。