水性环氧树脂对SBR改性乳化沥青老化前后性能的影响.pdf
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1、目前,公路建设已进入“全面养护”的新阶段,养护材料的研制及管养技术的创新已成为新的热点。路面养护技术普遍存在技术复杂、污染严重以及效率低等问题,相比之下,预防性养护技术具有更大的优势1-2。改性乳化沥青是在制备乳化沥青过程中加入聚合物胶乳,或将聚合物胶乳与乳化沥青成品混合,或对聚合物改性沥青进行乳化加工得到的乳化沥青成品。因其绿色环保、节能、技术简便等特点已成为预防性养护技术的主要材料之一3。应用于改性的聚合物种类很多,水性环氧树脂(WER)就是性能优良的改性材料之一。刘洪辉和李晓娟4对不同掺量的 WER 改性乳化沥青进行研究,结果表明,WER 的掺入能明显改善改性乳化沥青的高温抗变形性能及流
2、变性能。张倩等5研究表明,WER-SBR 改性乳化沥青具有更好的抗老化性能,WER 的掺入使得沥青在老化作用下具有更稳定的低温变形性能。刘梦梅等6研究了不同 WER 掺量下改性乳化沥青的高低温和浸水粘结性能,在高低温下,改性乳化沥青的抗剪和抗拉强度明显提高,且粘结性能优良。李伟等7通过对 WER乳化沥青进行力学性能试验发现,沥青胶结料的拉伸强度随着 WER 掺量的增加而提高,断裂伸长率减小,WER 的最佳掺量为 10%。本文首先研制了 WER-SBR 复合改性乳化沥青,然后对比分析了老化前后和不同 WER 掺量对改性乳化沥青性能的影响,以期找到一种性能优良的改性乳化沥青胶结料。水性环氧树脂对
3、SBR 改性乳化沥青老化前后性能的影响秦龙飞,刘万才(中交建筑集团有限公司,北京100024)摘要:采用水性环氧树脂(WER)对 SBR 改性乳化沥青进行复合改性,分析不同 WER 掺量的 SBR 改性乳化沥青老化前后的基本物理性能、流变性能,并进行红外光谱分析。结果表明,加入 WER 后,SBR 乳化沥青的高温稳定性明显增强,针入度和延度减小,软化点升高;WER 可以提高 SBR 改性乳化沥青的抗老化性能,而且这种效果随着 WER 掺量的增加而更加明显,建议 WER 的掺量应控制在 9%15%。关键词:道路工程;SBR 改性乳化沥青;水性环氧树脂;流变性能;沥青老化中图分类号:TU535文献
4、标识码:A文章编号:1001-702X(2023)08-0025-05Effect of water-based epoxy resin on the performance of SBR modified emulsified asphaltbefore and after agingQIN Longfei,LIU Wancai(CCCC Construction Group Co.Ltd.,Beijing 100024,China)Abstract:Water-based epoxy resin(WER)was used for complex modification of SBR mo
5、dified emulsified asphalt.The prop-erties of SBR modified emulsified asphalt with different WER mixtures before and after aging were analyzed,including basic physi原cal properties,rheological properties and infrared spectrum analysis.The results show that the high temperature stability of SBRemulsifi
6、ed asphalt is significantly enhanced,the penetration and ductility are reduced and the softening point is increased after theaddition of WER.WER can improve the anti-aging property of SBR modified emulsified asphalt,and this effect becomes more ob原vious with the increase of WER dosage.It is suggeste
7、d that WER dosage should be controlled between 9%15%.Key words:road engineering,SBR modified emulsified asphalt,water-based epoxy resin,rheological property,asphalt aging收稿日期:2023-04-24;修订日期:2023-06-10作者简介:秦龙飞,男,1988 年生,工程师,主要从事沥青路面新材料工作,E-mail:。中国科技核心期刊25新型建筑材料圆园23援081试验1.1原材料试验选取 70#基质沥青进行乳化沥青的制备,
8、阳离子表面活性剂为阿克苏诺贝尔 EM44 型乳化剂,无机稳定剂为氯化钙,pH 值调节剂为盐酸,制备改性乳化沥青的主要原材料和改性剂基本性能如表 1 所示。表 1制备改性乳化沥青的主要原材料和改性剂基本性能1.2改性乳化沥青的制备改性乳化沥青的制备方法一般可分为先改性后乳化、先乳化后改性和边改性边乳化 3 种。由于 WER 固化会导致沥青不易乳化,而所使用的改性剂又是乳液,所以采用先乳化后改性的制备工艺8-9,流程如图 1 所示。图 1WER-SBR 复合改性乳化沥青制备流程1.3试验方法1.3.1改性乳化沥青的老化试验制备 WER 掺量分别为 0、3%、6%、9%、15%的 WER-SBR复合
9、改性乳化沥青,然后进行短期老化和长期老化试验10。根据 JTG E202011 公路工程沥青及沥青混合料试验规程 规定,旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)可模拟沥青短期老化,长期老化需要进行沥青加速老化试验(PAV)对短期老化后的沥青进行长期老化。1.3.2常规性能测试制备的乳化沥青需要经过破乳后才能将沥青的效果发挥到最佳,因此,经过蒸发后的残留物性能决定了乳化沥青的使用效果。选用直接蒸发加热获得残留物的方式,根据 JTGE202011 对制备的 WER-SBR 复合改性乳化沥青进行软化点、针入度和延度测试。1.3.3温度扫描试验采用动态剪切流变仪(DSR)来评价 WER-SBR 复合改性乳化沥青
10、的流变性能,通过温度扫描(4682 益,温度梯度为 6益)在加载频率为 10 rad/s(1.59 Hz)下获得 WER-SBR 复合改性乳化沥青的复数模量 G*和相位角 啄。G*表示沥青在重复剪切变形状态下抵抗所受变形总阻力的能力;啄 为沥青的黏弹性状态,当 啄 为 0毅时,表示材料为纯弹性,而当 啄 为 90毅时,表示材料为纯黏性11-12。1.3.4傅里叶红外光谱试验采用红外光谱仪(FTIR)进行红外光谱测试,分别取原样SBR 改性乳化沥青、短期和长期老化后的原样 SBR 改性乳化沥青以及 WER 掺量为 9%的未老化 WER-SER 复合改性乳化沥青共 4 种样品进行测试,扫描范围为
11、4004000 cm-1,最小分辨率为 0.019 cm-1,共扫描 32 次13-15。2结果与分析2.1常规性能分析不同 WER 掺量改性乳化沥青的常规性能如图 2 所示。由图 2(a)可知,未老化改性乳化沥青的针入度随着WER掺量的增加而减小;当短期老化和长期老化后,与未老化的改性沥青相比,针入度均出现了不同程度的减小,这可能是因为老化作用使沥青分子链发生破坏和重组,沥青中轻质组分的挥发,使得分子移动和振动减少,最终导致沥青变硬。对比不同WER 掺量的长期老化改性沥青,WER 的加入显著改善了体系的高温稳定性,但过量的WER 也会产生负面影响。由图 2(b)可知,未老化的改性乳化沥青延度
12、随 WER 掺量的增加而减小,说明掺加过量的 WER 会使乳化沥青的低温延度变差。老化后改性乳化沥青的延度迅速减小,低温延展性较差。由图 2(c)可知,未老化改性乳化沥青的软化点随 WER项目技术指标生产厂家70#沥青针入度(25 益,100 g,5 s)/0.1 mm68山东鑫威化工科技有限公司延度(5 cm/min,15 益)/cm110软化点/益48质量损失率/%0.12SBR 乳液固含量/%60山东零度新材料有限公司pH 值46电荷+WER固含量/%50依5西安储盛建筑科技有限公司pH 值78黏度(25 益)/(mPa s)400100070#基质沥青胶体磨阳离子乳化沥青皂液阳离子乳化
13、剂稳定剂水稀盐酸pH 值为 23,70 益保温 15 min140150 益剪切3 min冷却匀速剪切机WER-SBR 复合乳化沥青复合改性胶乳SBR 乳液WER500 r/min剪切 15 min秦龙飞,等:水性环氧树脂对 SBR 改性乳化沥青老化前后性能的影响26晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂掺量的增加而升高。当 WER 掺量为 6%15%时,沥青软化点随着老化程度加深而降低。这是因为 WER 形成的交联结构与沥青结合,使得一部分沥青免于老化,当老化程度加深,以WER 固化物为主体的空间网络结构被破坏,被包裹起来的沥青得到释放,导致
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