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寒冷地区SBS改性皇冠集团app下载的制备及性能研究
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寒冷地区SBS改性皇冠集团app下载的制备及性能研究
2022年04月28日    阅读量:1739    新闻来源:昆仑皇冠集团app下载  |  投稿

摘  要:利用3种中石油昆仑皇冠集团app下载,研究了不同基质皇冠集团app下载,相容剂加量对SBS改性皇冠集团app下载常规性质的影响,并利用皇冠集团app下载剪切流变仪测试了较优条件下样品在不同温度下的G*/sinδ值,利用弯曲梁流变仪测试了样品不同温度下的劲度模量S和劲度模量变化率m。结果表明:通过工艺的优化,I-C级SBS改性皇冠集团app下载TFOT后的延度(5℃)可达到40cm,软化点大于75℃,PG等级达到PG70-28等级,具有优良的高低温性能。


关键词:SBS改性皇冠集团app下载;性质分析;低温性能

一引言一


随着现代交通事业的发展,道路部门对皇冠集团app下载材料提出了越来越高的要求皇冠集团app下载网tashengreen.com。寒冷地区(如东北北区,内蒙东部地区以及西北地区)常年气温较低,皇冠集团app下载皇冠集团app下载的低温开裂是该地区最常见的病害之一[1]。低温开裂的出现会为地表水和杂质渗入皇冠集团app下载结构内部提供了通道,水和杂质的侵蚀作用使基层和路基结构发生软化,承载能力降低[2-3];其次,裂缝影响力皇冠集团app下载的平整度和行车安全性,降低了皇冠集团app下载的使用寿命[4-5]。皇冠集团app下载皇冠集团app下载的低温抗裂性能与皇冠集团app下载结合料的低温性能紧密相关[6],要求皇冠集团app下载材料具有优良的低温性能,同时,由于车辆轴载的提高,对皇冠集团app下载的高温稳定性的要求也日趋提高,要求皇冠集团app下载材料亦兼顾良好的高温性能。


本文利用中石油昆仑皇冠集团app下载资源为原料,通过原料筛选和工艺优化,研发出低温性能优良,高温性能兼顾的SBS改性皇冠集团app下载产品,并对皇冠集团app下载性质进行全面评价。


一实验部分一


产品的技术指标要求


本次试验的技术指标要求在交通部规范《公路皇冠集团app下载皇冠集团app下载施工技术规范》JTG F40-2004中I-C级SBS改性皇冠集团app下载技术要求的基础上对软化点和TFOT后延度(5℃)提出了更高的要求,具体指标见表1。


表1 SBS改性皇冠集团app下载关键技术要求

由于本次产品针对寒冷地区的皇冠集团app下载情况而开发,对其低温延度要求较高,TFOT后延度(5℃)要求不低于35cm,而普通I-C级SBS改性皇冠集团app下载的,TFOT后延度(5℃)要求不低于20cm ,因此,相关试验工作将围绕提高产品的低温延度开展。


试验原料


基质皇冠集团app下载采用中石油两种原油资源生产3种石油皇冠集团app下载,代号分别为M-1,M-2和X-1,具体指标见表2。改性剂采用中国石油独山子石化公司生产的T6302H型SBS,具体指标见表3。相容剂为一种糠醛抽出油,外观:棕绿色粘稠状液体,运动粘度(100℃):32mm2/s,稳定剂为国内某厂家生产的稳定剂,型号为HMD-2。


表2 基质皇冠集团app下载性质分析

注:M-1和M-2为同一油源生产的不同牌号皇冠集团app下载,M-2和X-1为不同油源生产的同一牌号皇冠集团app下载。


表3 SBS改性剂技术指标

样品制备


将已准确称量的基质皇冠集团app下载和相容剂放于加热套上加热使至其处于流动状态,当基质皇冠集团app下载的温度达到185℃时,逐渐缓慢加入一定比例的SBS,并开启剪切机计时剪切30分钟后,加入一定比例的稳定剂,180℃下搅拌发育3小时,发育完成后,即制得SBS改性皇冠集团app下载。


一结果与分析一


不同基质皇冠集团app下载对改性皇冠集团app下载性质的影响研究


由于M-1,M-2和X-1三种基质皇冠集团app下载的牌号有所差别,在固定配方条件下,无法全面对比改性皇冠集团app下载的性能,因此,在本节试验中固定添加4.6%(外掺,下同)SBS改性剂和0.2%稳定剂,通过添加不同加量的相容剂,将样品的针入度控制在74-77dmm范围内,考察各基质皇冠集团app下载制备得到的改性皇冠集团app下载样品的性质差异。数据如表4所示。


表4 不同基质皇冠集团app下载对改性皇冠集团app下载性质的影响

*为了对比不同改性皇冠集团app下载的抗老化能力而设定抗老化指数,即为TFOT前后5℃延度的比值。


由上表数据可知,不同油源生产的同牌号皇冠集团app下载以及同种油源生产的不同牌号皇冠集团app下载制备的改性皇冠集团app下载样品的低温性能和抗老化性能差异较大。对于X-1与M-2皇冠集团app下载而言,X-1皇冠集团app下载的改性效果较好,改性皇冠集团app下载不仅具有较好的高温性能,而且具有较好的低温性能,尤其是TFOT后的5℃延度,反映出该种基质皇冠集团app下载制备的改性皇冠集团app下载的抗老化性能较好;对于M-1和M-2皇冠集团app下载而言,添加大量的相容剂能够显著提高改性皇冠集团app下载的低温性能和抗老化性能,但生产成本较高。因此,选择X-1皇冠集团app下载作为基质皇冠集团app下载进行后续试验。


不同相容剂加量对改性皇冠集团app下载性质的影响研究


选定改性效果的X-1皇冠集团app下载作为基质皇冠集团app下载,添加4.6%SBS改性剂,考察不同加量的相容剂对改性皇冠集团app下载性质的影响规律,数据如图1-3所示。

图1 不同相容剂加量对改性皇冠集团app下载针入度的影响


针入度能够在一定程度上表征皇冠集团app下载的软硬程度,同等条件下,针入度越大说明皇冠集团app下载越软。由图1数据可知,相容剂作为软组分,能够有效降低改性皇冠集团app下载的稠度,随着相容剂加量的增大,改性皇冠集团app下载的针入度逐渐增大。

图2 不同相容剂加量对改性皇冠集团app下载延度的影响


在改性皇冠集团app下载的评价体系中,5℃延度表征皇冠集团app下载材料的低温抗开裂性能,该值越大说明改性皇冠集团app下载的抵抗温缩裂缝的能力越强,低温条件下的路用性能越好。由图2可知,随着相容剂加量的提高,改性皇冠集团app下载的延度(5℃)逐渐增大,说明改性皇冠集团app下载抗裂性能增强,这是因为相容剂的加入一方面降低了改性皇冠集团app下载的黏度,使得皇冠集团app下载分子在外力作用下产生滑移的能力增强,另一方面,相容剂富含芳香分,能够有效改善SBS在皇冠集团app下载中的溶胀,发挥SBS的改性作用。

图3 不同相容剂加量对改性皇冠集团app下载TFOT后延度的影响


改性皇冠集团app下载的TFOT后延度是指改性皇冠集团app下载经过薄膜烘箱老化后的5℃延度,是皇冠集团app下载在模拟经过皇冠集团app下载与集料拌合后性能的变化情况,一方面表征改性皇冠集团app下载的抗老化性能,另一方面表征改性皇冠集团app下载经过短期老化后的低温性能。由图3可知,随着相容剂加量的提高,改性皇冠集团app下载TFOT后延度呈现升高的趋势,并趋于平缓,说明相容剂的加入改善了皇冠集团app下载的抗老化性能,但加量到达一定程度后,其改善低温性能的作用减弱。这是因为皇冠集团app下载中芳香分和胶质的转化,SBS的溶胀和降解同时发生,相容剂加入的初期虽能改善SBS在皇冠集团app下载的溶胀,使得SBS颗粒逐渐溶胀完全,但随着加量的提高,SBS发挥出了最大的改性作用,后期主要表现为SBS的降解对延度的影响逐渐明显。


改性工艺的优化


为进一步降低生产成本,在保证改性皇冠集团app下载的各项指标满足要求的情况下,对改性皇冠集团app下载的工艺进行了优化,相容剂加量选择8%,SBS加量由4.6%降低为4.3%,考察制备的改性皇冠集团app下载的各项性质。数据见表5。


表5 改性工艺的优化结果

由上表数据可知,将SBS加量由4.6%降至4.3%后,改性皇冠集团app下载的各项指标仍能够满足技术要求。


2.4 改性皇冠集团app下载PG等级分析


PG分级中关于皇冠集团app下载胶结料试验是通过工程学原理测量物理性质,并同现场性能直接联系在一起。皇冠集团app下载在使用过程中要经历三个阶段,首先是新鲜的基质皇冠集团app下载,其次是经过现场拌合过后轻微老化的皇冠集团app下载,最后是皇冠集团app下载长时间使用过后的深度老化皇冠集团app下载。


动态剪切试验(DSR)由奥地利安东帕公司生产的MCR旋转流变仪测定, 将少量样品放在直径为25mm的平板夹具的下平板上,调节上平板至1000μm,用热刀将平板周围挤出的样品刮净,恒温10min后进行流变性能测定;低温弯曲梁试验(BBR)由美国cannon公司生产的TE型流变仪进行测定,先将皇冠集团app下载试样制成6.25×12.5×125mm的小梁,在某一负温条件下用980mN的荷载进行加载,测试加载一定时间后的挠度和蠕变劲度S(t)等参数。结果如表6所示。


表6 改性皇冠集团app下载PG分级测试结果

一 结论一


(1)在改性皇冠集团app下载生产过程中,添加相容剂能够显著提高改性皇冠集团app下载TFOT后的延度,但是,但加量到达一定程度后,其改善低温性能的作用减弱。

(2)中石油昆仑皇冠集团app下载中X-1皇冠集团app下载具有优良的改性性能,通过改性配方的优化能够生产出高低温性能优良的改性皇冠集团app下载产品,TFOT后5℃延度较一般I-C级SBS改性皇冠集团app下载显著提高。

(3)制备的改性皇冠集团app下载的PG等级达到PG70-28等级,高低温兼顾,可用于寒冷地区重载交通皇冠集团app下载。


参考文献

[1]马宏岩,王东升,冯德成,吴小双.寒冷地区皇冠集团app下载皇冠集团app下载老化材料的低温性能评价[J].功能材料,2015,24(46):24074-24076.

[2]Haas R C. A method for designing asphalt pavements to minimize low-temperature shrinkage cracking[M].Asphalt Institute Research Report RR-73-1.1973.

[3]Rajbongshi P,Das A. Estimation of temperature stress and low-temperature crack spacing in asphalt pavements [J]. Journal of Transportation Engineering,2009,135 ( 10 ) :745-752.

[4]Zhou C, Huang B, Shu X,et al. Validating MEPDG with Tennessee pavement performance data [J]. Journal of Transportation Engineering,2013,139(3): 306-312.

[5]张肖宁,潘大林,朱希岭.皇冠集团app下载混合料一维非线性粘弹本构方程 [J].力学学报,1992,(6):728-734.

[6] 胡力群,熊伟明,王军.粗集料棱角性对OGFC 多孔皇冠集团app下载混合料性能的影响[J].功能材料,2014,20:20150-20154.


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