聚乙二醇改性沥青性能研究

2014年9月郑州大学学报(工学版)Sep,2014第35卷第5期Journal of Zhengzhou University( Engineering Science)Vol 35 No 5文章编号:1671-6833(2014)05-0084-03聚乙二醇改性沥青性能研究甘新立!,张楠2,刘羽2(1.长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,陕西西安710064;2.长安大学材料科学与工程学院,陕西西安710064摘要:为研究聚乙二醇改性沥青的技术性能,测定了不同聚乙二醇掺配率下沥青的布氏黏度、针入度、软化点和延度指标,对聚乙二醇改性沥青的性能进行了分析;通过对残留针入度比和残留延度的测定,分析了聚乙二醇改性沥青的老化性能;通过黏度-剪切速率曲线,分析了聚乙二醇改性沥青的流变特性;通过黏温曲线获得聚乙二醇改性沥青路面的施工温度,并进行了分析.研究结果表明,随着聚乙二醇掺配率的增加,沥青的黏度增加、针入度减小、软化点升高、延度降低;聚乙二醇改性沥青的耐老化性能优于原基质沥青;聚乙二醇改性沥青在163℃的条件下呈现一定的非牛顿特性;通过黏温曲线荻得的聚乙二醇改性沥青混合料的施工温度略高于普通沥青混合料关镳词:道路工程;聚乙二醇;相变材料;沥青性能中图分类号:U414文献标志码:Adoi:10.3969/ J.ssn.1671-66833.2014.05.019度、软化点、延度和动稳定度等方面分析了聚乙0引言醇对沥青剂及其混合料的影响9在高温季节,沥青路面表层温度可能达到60笔者通过测定不同聚乙二醇添加率下沥青的℃以上,易使沥青路面出现车辙等高温病害.相变布氏黏度25℃针入度、软化点和15℃延度,分析材料能够在一定温度范围内发生物相转化,吸收不同聚乙二醇添加率条件下沥青的性能;通过改或放出大量热量,但自身温度不发生变化,将相变变布氏黏度仪转子型号,在不同剪切速率下测定聚材料加入到沥青混合料中能够起到储存热量调乙二醇改性沥青的黏度,获得聚乙二醇改性沥青的节路面温度的作用2).聚乙二醇是一种具有水黏度一剪切速率曲线,分析了沥青的流变特性;在溶性的高分子化合物,在一定温度下发生熔融吸不同温度下测定聚乙二醇改性沥青的布氏黏度,对收、储存热量并保持温度恒定,是一种常用的相变聚乙二醇改性沥青混合料的拌合温度进行分析材料国内外对于相变材料的性能做了大量1原材料技术性质研究3),但对于聚乙二醇在道路工程上的应用则很少涉及张一博等通过综合热分析和红外光实验采用沥青为中海70#基质沥青,相关技谱,分析了多种相变材料的高温性能,并选择了适术性能如表1.聚乙二醇采用国产某聚乙二醇于沥青路面使用的相变材料.胡曙光等从针入200,0其相关技术性质如表2表1沥青技术指标Tab 1 Technical indexes of asphalt60℃动力黏度25℃针入度相对密度/沥青种类/(Pa·s)(0.1mm)70#基质沥青275.453.826.81.034表2聚乙二醇技术指标Tab 2 Technical indexes of PEG外观色泽羟值/水份/pH值规格分子量(25℃(Pt-Co)( mgKOH·g%(1%水溶液)PEG-2000乳白色固状物51-631800~2200≤1.05.0~7.0收稿日期:2013-05-30;修订日期:2013-06-19基金项目:中国博土后科学基金项目(2013M500请省科技支判H中国煤化工CNMH(高校基本科研业务费专项资助(CHD2011J164)作者简介:甘新立(1988-),男,陕西汉中人,长安大学博士生,主要从事路面材料研究,E-mail:ganxing2007@126.com第5期甘新立,等:聚乙二醇改性沥青性能研究852聚乙二醇改性沥青技术指标及老醇的添加提高了沥青的耐老化性能这可能是由化性能于在沥青升温过程中,聚乙二醇吸收热量,并将热量以潜热的形式储存,从而能够在一定程度上减2.1技术指标缓沥青的升温实验采用聚乙二醇掺配率为0%、5%、10%、表4沥青老化后技术性能20%和30%,加入到熔融的沥青中并充分搅拌获Tab 4 Technical indexes of aged asphalt得聚乙二醇改性沥青测定不同掺配率下沥青的残留针入度比10℃残留布氏黏度、25℃针入度、软化点和15℃延度,各沥青种类延度/cm项性能指标如表370#基质沥青56.6表3聚乙二醇改性沥青技术性能聚乙二醇改性沥青73.712.6Tab 3 Technical indexes of PEG modified asphalt掺配率布氏黏度针入度/软化点延度3聚乙二醇改性沥青混合料施工温度/(mPa.s)(0.1mm)℃03.450372.453.8>100普通沥青在高温条件下具有牛顿特性,其黏569.364.5度不随剪切速率的改变而变化.因此,我国普通620.457.368.326.5674.171.721.3热拌沥青混合料的施工温度采用沥青黏温曲线获806.747.276.217.6得,并以沥青在黏温曲线上(0.17±0.02)Pa·s可以看出,随着聚乙二醇掺配率的升高沥青时的温度为混合料最佳拌合温度,(0.28±0.03)的布氏黏度升高,针入度降低,软化点升高,延度Pas时的温度为最佳压实温度降低.当聚乙二醇的掺配率从0%提升到5%时,布氏黏度仪的转速与剪切速率满足各项指标均出现较大变化,尤其是延度指标从原s=nk沥青的大于100变为29.3,说明聚乙二醇对沥青式中:n为转速,r/min;k转子剪变率常数性能的影响显著,少量的掺配率即能对沥青性能实验采用聚乙二醇掺配率为10%获得聚乙产生较大影响当掺配率大于10%时,沥青的针醇改性沥青,并通过在163℃条件下改变布氏入度和延度已经不满足原基质沥青的技术性能黏度仪的转子型号,在不同转速下测定聚乙二醇从以上对聚乙二醇改性沥青指标的分析可以改性沥青的黏度,获得聚乙二醇改性沥青黏度与认为,聚乙二醇的添加提升了沥青的高温性能,降剪切速率的关系,如表5.可以看出,在163℃条低了沥青的延展性能同时,当采用聚乙二醇作为件下,随着剪切速率的增加聚乙二醇改性沥青的改性剂获得聚乙二醇改性沥青时,采用原沥青的黏度逐渐降低,但降低的幅度不大,即表明聚乙二技术指标来评价聚乙二醇改性沥青已经不合适醇改性沥青具有一定的非牛顿特性但并不明显了,可采用降低标准采用在确定沥青混合料施工温度时,SHRP推荐2.2老化性能采用27#转子在20r/min的条件下测定沥青的布实验釆用聚乙二醇掺配率为10%获得聚乙氏黏度.分别测定原70#基质沥青和聚乙二醇改二醇改性沥青,分别对原70#基质沥青和聚乙二性沥青在135℃和175℃下的布氏黏度,得到原醇改性沥青进行旋转薄膜烘箱老化实验,实验温70#基质沥青和聚乙二醇改性沥青的黏温曲度为163℃,老化时间为85mn,测定老化后两种线如图1沥青的残留针入度比和残留延度如表4所示通过黏温曲线,可以获得70#基质沥青的最可以看出,聚乙二醇改性沥青的残留针入度佳拌合温度为161-165℃,最佳压实温度为151比和残留延度均大于原基质沥青,表明聚乙二醇155℃,聚乙二醇改性沥青的最佳拌合温度为改性沥青的耐老化性能优于基质沥青,即聚乙163~169℃,最佳压实温度为152~157℃.可以表5不同剪切速率下的聚乙二醇改性沥膏黏度Tab. 5 Viscosity of PEG modified asphalt under中国煤化工剪切速率/s18.6CNMHG黏度/(Pa·s)193.5187.3183.1177.373.6171.7171167.586郑州大学学报(工学版)2014年看出,通过黏温曲线得到的聚乙二醇改性沥青的拌合温度和压实温度均略高于基质沥青参考文献:[1]马骉,王晓曼,李超,等.相变材料在沥青混凝土路面中的应用前景分析[J].公路,2009(12):115[2]张东,康韡,李凯莉.复合相变材料研究进展[J]功能材料,2007,38(12):1936-19400l012130101516017018019Cmo11411∞∞∞0[3]方玉堂,康慧英,张正国,等.聚乙二醇相变储能材温度(a)70#基质沥青(b)聚乙二醇改性沥青料研究进展[J].化工进展,2007,26(8):1063图1沥膏黏温曲线Fig 1 Viscosity-temperature curve of asphalt[4]曹长斌,罗阳明,李文虎,等.聚乙二醇对沥青及其混合料储热性能的影响[J].化工新型材料,20134结论41(4):137-139[5]张正国,王学泽,方晓明.石蜡/膨胀石墨复合相变(1)随着聚乙二醇掺量的增加,沥青的黏度材料的结构与热性能[J].华南理工大学学报:自增加,针入度降低,软化点升高,延度降低,且当聚然科学版,2006,34(3):1-5乙二醇掺量大于10%时,聚乙二醇改性沥青的技6]马晓光张晓林李俊升,等相变材料的复合及其术性能已经不满足原沥青的技术指标热性能研究[J].材料科学与工艺,2008,16(5):(2)聚乙二醇的耐老化性能优于原沥青的耐[7]王维龙,杨晓西,方玉堂,等聚乙二醇/二氧化硅定老化性能,这可能是因为聚乙二醇可以在一定范形相变材料的制备[J].化工学报,2007(10):2664围内吸收热量而使沥青温度不升高,从而减缓沥青老化[8]张一博,朱洪洲,李菁若,等.储热降温沥青路面用(3)聚乙二醇改性沥青具有一定的非牛顿特相变材料的选择[J].郑州大学学报:工学版性,但并不显著2012,33(3):10-14+18(4)通过黏温曲线确定的聚乙二醇的施工温9]胡曙光,李潜,黄绍龙,等.相变材料聚乙二醇应用度略高于原基质沥青的施工温度于沥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中国煤化工 rough the viscosity-temperature curve slightly higher than the common asphalt mixCNMHGKey words: road engineering; polyethylene glycol(peg); phase change material, asphalt performance