Nano-organik paligorskitning yulduz shaklidagi SBS-modifikatsiyalangan asfaltning xususiyatlariga sinergik ta'siri 1-qism
Jul 24, 2023
Abstrakt: Iqtisodiy qurilishning jadal rivojlanishi bilan stirol-butadien-stirol (SBS) - modifikatsiyalangan asfalt avtomobil yo'llari muhandisligida tobora ko'proq qo'llanilayapti, ammo uni qo'llash jarayonida hali ham ko'plab kamchiliklar mavjud. Foydalanish samaradorligini yanada yaxshilash uchun ushbu tadqiqotda o'zgartirilgan asfalt olish uchun nanoorganik paligorskit (A-Pal) va yulduz shaklidagi SBS qo'shildi. SBS-modifikatsiyalangan asfaltning yuqori harorat barqarorligi dinamik kesish reometri orqali yuqori harorat barqarorligi sinovi uchun A-Pal bilan birlashtirilgandan so'ng yaxshilandi. A-Pal suvning barqarorligi testini tahlil qilish orqali SBS bilan o'zgartirilgan asfaltning sirt erkin energiyasini va yopishishini yaxshilashi kerak. Qarish testi shuni ko'rsatadiki, A-Pal SBS ning termal kislorod parchalanishini kamaytirishi va SBS bilan o'zgartirilgan asfaltning qarishga qarshi ishlashi va charchoqqa chidamliligini yaxshilashi mumkin. A-Pal past haroratli yorilish qarshiligi sinovi bilan ko'rsatilgandek, SBS-modifikatsiyalangan asfaltning past haroratli ishlashiga ma'lum bir yaxshilanish ta'siriga ega. A-Pal-biriktirilgan SBS-modifikatsiyalangan asfalt eng past kritik muvofiqlik harorati bilan oddiy haroratlarda yaxshi saqlash barqarorligiga ega.
Cistanche-ni qayerdan sotib olsam bo'ladi-ni bosing
【Batafsil ma'lumot uchun:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】
Kalit so'zlar: paligorskit; SBS; o'zgartirilgan asfalt; reologik xossalari
1.Kirish
So'nggi yillarda nano-materiallar va nano-texnologiyalar yo'l harakati materiallari sohasida tez-tez qo'llanilmoqda va nano-modifikatsiyalangan asfalt tadqiqotning dolzarb mavzularidan biriga aylandi [1-4]. Hozirgi vaqtda nano-qatlamli silikat materiallari odatda asfalt materiallariga qo'llaniladi, chunki ularning katta chiqishi va yaxshi ishlashi [5-7]. Asfalt molekulalarini qatlamli tuzilishga kiritishga imkon beruvchi maxsus kristalli tuzilishga ega nano-qatlamli silikat qatlam oralig'ini oshirishi mumkin, shakl po'stlog'ining tuzilishini yaxshilaydi, bu kislorodning asfaltga kirib ketishiga va uning qarishini kechiktirishga to'sqinlik qiladi. Shu sababli, nano-modifikatsiyalangan asfalt yaxshi parchalanish va qarishga qarshi xususiyatlarga ega [8-10]. Shu bilan birga, organik o'zgartirilgan nanomateriallar asfaltdagi polimerning tarqalish darajasini yaxshilashi mumkin, bu esa kelajakda o'zgartirilgan asfaltning keng rivojlanish istiqbollarini ta'minlaydi.
Palygorskit (Pal), shuningdek, attapulgit nomi bilan ham tanilgan, suvga boy magniy-alyuminiy silikat gil minerallarining qatlamli zanjiri. U keng ko'lamli qo'llanilishi uchun "er shohi" sifatida obro'ga ega. Palning kristall tuzilishi bir qavatli (Mg, Al)-O oktaedr varaqlari bilan bog'langan ikki qavatli Si-O tetraedral varaqlari bilan tavsiflanadi va birlik qatlamlari g'ovak shaklidagi kristall hosil qilish uchun kislorod bilan bog'lanadi. tuzilishi [11]. Teshiklar tolali monokristal hosil qilish uchun zeolit suvi va kristalli suv bilan to'ldiriladi. Bitta tolaning uzunligi 0,5 dan 1,0 mkm gacha, ba'zilari hatto 1 sm gacha, diametri esa 20 dan 30 mkm gacha [12]. Pal o'zining yaxshi reologiyasi, so'rilishi va arzonligi [15-17] tufayli qoplama materiallari [13], tsement [14], asfalt va boshqa qurilish materiallari sohasida keng qo'llanilgan.
Bir nechta tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, nano-organik Pal mavjudligi asfaltning qarish qarshiligini va polimer va asfalt o'rtasidagi muvofiqlikni samarali ravishda yaxshilashi mumkin. Chjan va boshqalar. [10] mikroto'lqinli nurlanish ostida organik-Pal sintez qildi va uni Stirol butadien kauchuk (SBR) bilan o'zgartirilgan asfaltga qo'lladi. Ular organik-Pal SBR bilan o'zgartirilgan asfaltning muvofiqligi va saqlash barqarorligini yaxshilaganligini aniqladilar. Keyin ular SBR bilan o'zgartirilgan asfaltning organik-Pal bilan reologik va morfologik xususiyatlarini o'rganib chiqdilar va organik-Pal SBR bilan o'zgartirilgan asfaltning yopishqoqligi va parchalanishga qarshi xususiyatlarini yaxshilashga ijobiy ta'sir ko'rsatishini aniqladilar [18]. Sun va boshqalar. [15] Pal ni epoksi asfaltga qo'llagan va u valentlik va yopishqoqlik xususiyatlariga yaxshi ta'sir ko'rsatishini aniqlagan. Jin va boshqalar. [19] asfaltga organik-Pal qo'llagan va asfaltning qarish qarshiligi sezilarli darajada yaxshilanganligini aniqladi. Hozirgi vaqtda organik-Palning stirol-butadien-stirol (SBS) bilan modifikatsiyalangan asfaltga ta'siri kamdan-kam hollarda o'rganiladi. Uning ta'sirini yanada chuqurroq tushunish va SBS bilan o'zgartirilgan asfaltning ishlashini yaxshilash uchun ushbu tadqiqot yulduz shaklidagi SBS modifikatori YH-801 va nano-organik paligorskit (A-Pal) qo'shilgan SBS bilan o'zgartirilgan asfaltni tayyorlash uchun ishlatilgan. Asfaltning engil qismi Pal tomonidan kuchli adsorbsiyaga ega bo'lishi mumkin, shuning uchun asfaltning kolloid tuzilishini o'zgartirish va o'zgartirilgan asfaltning harorat barqarorligini yaxshilash mumkin [20].
2. Materiallarni tayyorlash va sinov usuli
2.1. Materiallar
70# asfalt (AH-70) Maoming Petrochemical Co., Ltd. (Guanchjou, Xitoy) tomonidan 1-jadvalda ko'rsatilgan asosiy ishlash test natijalari bilan ishlab chiqarilgan. Paligorskit Xitoyning Jiangsu shahridan kelib chiqqan. Asosiy ishlash parametrlari 2-jadvalda ko'rsatilgan. Yulduz shaklidagi stirol-butadien-stirol blokli kopolimer YH-801 (SBS4303) Yueyang Baling Petrochemical (Hunan, Xitoy) tomonidan blok nisbati 30/70 bo'lgan.
2.2. A-Pal-Murakkab SBS-modifikatsiyalangan asfaltni tayyorlash
Oldingi tadqiqotimiz [19,21] asosida Pal 1 mol/L HCl eritmasi bilan 60 ◦C da 1 soat davomida xom ashyodan tashqaridagi katta zarralar va kationlarni olib tashlash uchun ishlov berildi, keyin neytral va quritilgan. Ishlangan Pal va -aminopropiltrietoksisilan (APTES) ksilen eritmasida tarqatildi va 10 soat davomida magnit aralashtirish uchun kondensatsiyani qaytarish usuli qo'llanildi, so'ngra filtrat bilan bir necha marta yuvildi, quritildi va A-Pal bilan mosligini oshirish uchun ezildi. asfalt matritsasi. SBS bilan o'zgartirilgan asfaltning og'irligi 5 foizini tashkil etuvchi 0 og'irlik foiz, 1 og'irlik foiz, 3 og'irlik foiz va 5 og'irlik foiz A-Pal miqdori eritish aralashtirish usuli bilan tayyorlangan (AH{15}} mos ravishda 5Y, AH-70 plyus 5Y plyus 1A, AH-70 plyus 5Y plyus 3A va AH-70 plyus 5Y plyus 5A).
2.3. Xarakterlash
Qisqa to'lqinli ko'k-binafsha nur (l=420 nm) qo'zg'alishi (DM3000, Leica) bilan o'zgartirilgan asfaltning faza morfologiyasini tasvirlash uchun floresan mikroskop (FM) ishlatilgan. Asfaltdagi lyuminestsent komponentning fazali morfologiyasi mikrostruktura va makroskopik xususiyatlar o'rtasidagi bog'liqlikni qo'shimcha o'rganish uchun optik mikroskop yordamida kuzatildi [22].
2.4. Yuqori haroratni reologik baholash
Asfaltning yuqori haroratli ishlashi asfaltning yuk ostida doimiy deformatsiyaga qarshi turish qobiliyatini anglatadi, bu haroratni va chastotani skanerlash uchun dinamik kesish reometri (DSR, MCR 301, Anton Paar, Avstriya) tomonidan baholanadi. skanerlash testlari. Haroratni skanerlash sinovi AASHTO T315-05 [23] tomonidan harorat o'zgarishining murakkab siljish moduli G* va A-Pal bilan aralashgan SBS bilan o'zgartirilgan asfaltning faza burchagi d ga ta'sirini o'rganish uchun o'tkazildi. 2 ◦C / min isitish tezligi va 40 ~ 90 ◦C harorat. Yo'l qoplamasining ish haroratida ko'pchilik asfalt psevdo-plastmassa Nyuton bo'lmagan suyuqlikka tegishli bo'lib, asfaltning yopishqoqligi siljish tezligining oshishi bilan kamayadi. Kesish tezligi juda yuqori yoki juda kichik bo'lganda, psevdoplastmassa Nyuton bo'lmagan suyuqlikning yopishqoqligi doimiy darajaga yaqinlashdi va asfaltning yopishqoqligi siljish tezligi bilan o'zgarmagan hudud birinchi Nyuton oqimi hududi deb nomlandi va Nyuton oqimining ikkinchi mintaqasi. Pseudo-plastmassa Nyuton bo'lmagan suyuqlikning yopishqoqligi birinchi mintaqada bo'lgan va u doimiy bo'lganda maksimal darajaga etgan, bu nol kesish yopishqoqligi (ZSV) deb ataladi [24]. Psevdo-plastmassa Nyuton bo'lmagan suyuqlikning yopishqoqligi ikkinchi mintaqada bo'lgan va u doimiy bo'lganda minimal darajaga etgan, bu interfaal kesish yopishqoqligi (ISV) deb ataladi. Sinov natijalari Carreau modeli va ZSV [25] hisobi bilan jihozlangan. AASHTO T315-05 bo'yicha 60 ◦C haroratdagi sinov, 25 mm tebranish plitasi va 1 mm plyonka qalinligi 0,01-100 Gts diapazonida chastotani skanerlash sinovi uchun ishlatilgan va egri chiziq eksponentsial o'sish orqali skanerdan o'tkazildi.
2.5. Suvning barqarorligini baholash
A-Pal-kombinatlangan SBS-modifikatsiyalangan asfalt namunalarining aloqa burchaklari aloqa burchagi o'lchash asbobi (DSA100, Kruss, Germaniya) bilan o'lchandi. Sessil tomchi usuli toza suv, formamid va etilen glikol bilan amalga oshirildi. Sirtning erkin energiyasi Owens-Vendt-Rabel-Kaelble (OWRK) usuli [26] bo'yicha hisoblab chiqilgan va uchlik o'rtasidagi bog'liqlik OWRK usuli bilan quyidagicha ifodalangan.
Bu yerda sl - qattiq-suyuq fazaning sirt erkin energiyasi, l - suyuqlikning sirt erkin energiyasi, s - qattiq jismning sirt erkin energiyasi, ld - suyuqlikning dispersiya komponenti, sd - dispersiya komponenti. qattiq, lp suyuqlikning qutb komponenti, sp esa qattiqning qutb komponentidir.
Uchta keng tarqalgan mineral materiallarning sirt erkin energiya ma'lumotlarini tahlil qilish asosida, (3) [27,28] tenglamada ko'rsatilganidek, mineral material yuzasida asfalt uchun yopishish ishi (Was) hisoblab chiqilgan.
(1) tenglamani (2) tenglamaga keltiring:
bu yerda ad - asfaltning dispersiya komponenti, sd - mineral materialning dispersiya komponenti, p a - asfaltning qutb komponenti va p s - mineral materialning qutb komponenti.
Shikastlanishning har bir bosqichida Gibbs erkin energiyasining (∆Gaws) o'zgarishini eksfoliatsiya ishi [29] va quyidagi hisob ifodasi bilan ifodalash mumkin:
Yuqoridagi tenglamaga (1) tenglamani keltiring:
Bu erda w - suvning sirt erkin energiyasi, d w - suvning dispersiya komponenti, p w - suvning qutb komponenti.
2.6. Qarish samaradorligini baholash
The aging performance of A-Pal-compounded SBS-modified asphalt was evaluated by the short-term aging, long-term aging, and fatigue factor. The mass loss rate (MLR), softening point increment index (∆S), rutting factor aging index (RAI), and zero shear viscosity aging index (ZSVAI) of asphalt samples were analyzed after aging treatment in the rolling thin film oven test (TFOT) and pressure aging vessel (PAV) to simulate the short-term and long-term aging of asphalt by AASHTO R28-09 [30]. The critical temperature (fatigue limit temperature) grade corresponding to the fatigue factor (G* × sinδ >5000 kPa) asfaltning charchoqqa chidamliligini baholash indeksi sifatida haroratning charchoq sinovidan sinovdan o'tkazildi.
2.7. Past haroratli reologik baholash
Asfaltning past haroratli ishlashi asfaltning yuk ostida yorilishga qarshi turish qobiliyatini anglatadi. TFOT plyus PAV qarishidan so'ng o'zgartirilgan asfaltning past haroratli yorilishga chidamliligi AASHTO T313-12 [31] spetsifikatsiyasi bo'yicha egiluvchi nur reometri (BBR) bilan baholandi. Spetsifikatsiyaga ko'ra, 6 ◦C asfaltning ishlashi talablarga javob bermaguncha sinov oralig'i edi. Egiluvchan o'rmalanishning qattiqligi va m qiymati 0, -6, -12, -18 va -24 ◦C haroratlarda {{10}}.980 ± 0,05 yuk bilan sinovdan o'tkazildi. 240 soniya davomida N.
3. Natijalar va muhokama
3.1. Morfologik xususiyatlari
O'zgartirilgan asfaltda SBS va A-Pal ning tarqalishi va tuzilishini kuzatish uchun FM o'tkazildi [32]. Asfalt va modifikatorlar o'rtasidagi farqni kuchaytirish uchun rasmning asfalt qismi qora rangda, polimer qismi esa 1-rasmda ko'rsatilgan yorqinlikni sozlash orqali yashil yorqin dog'lar sifatida ko'rsatiladi. Asfalt uzluksiz faza sifatida ko'rsatiladi va tarqalgan -fazali SBS matritsa balandligida orol shaklida tarqalgan [33]. 1b-rasmda asfaltdagi katta miqdordagi kichik blokli SBS o'zaro bog'liqliklari ko'rsatilgan, bu kichik ulush va A-Palsiz asfaltning tarqoq taqsimlanishini tashkil qiladi. SBS asfaltdan yumshoq asfaltenlarni singdirish qobiliyatining pastligi bilan ajralib turadi, bu esa past muvofiqlikni keltirib chiqaradi. 1 og'irlikdagi A-Pal qo'shgandan so'ng (1c-rasm), floresan moddalarning nisbati biroz oshdi va dispersiya hali ham asfaltda notekis taqsimlandi. A-Pal qo'shilgandan so'ng SBS polimerining yumshoq asfaltenlarni o'zlashtirish qobiliyati ma'lum darajada o'sdi, bu SBS polimerining hajmining kengayishiga va shishish darajasining oshishiga olib keladi [22]. A-Pal qo'shilishi bilan (1d,e-rasm) lyuminestsent moddalarning ulushi o'sishda davom etadi va tarqalish darajasi tobora bir xil bo'ladi. A-Pal qo'shilgandan so'ng, SBS polimerining asfalt bilan mosligi ma'lum darajada yaxshilandi; modifikatsiyalangan asfaltning past harorat va charchoqqa chidamliligi yaxshilanishi kerak [19].
3.2. A-Pal-biriktirilgan SBS-modifikatsiyalangan asfaltning yuqori haroratli ishlashi
Yuqori harorat barqarorligi asfaltning muhim ko'rsatkichidir. Haroratni skanerlash sinovi natijasida olingan rutted omilning o'zgarishi 2-rasmda ko'rsatilgan. Ko'rinib turibdiki, SBS va A-Pal qo'shilishi tirgak faktorini va tirgak qarshiligini yaxshilashga yordam beradi. SBS asfaltga qo'shilgandan so'ng, asfaltning parchalanish koeffitsienti katta o'sishni ko'rsatdi va parchalanishga nisbatan yaxshilangan qarshilik ko'rsatdi. Rutting koeffitsienti A-Pal qo'shilishi bilan o'sishda davom etdi, bu esa tirqish qarshiligini yanada oshirishga yordam berdi. Oldingi tadqiqot bilan solishtirganda, u izchil va SBS ning turli xil turlari tufayli o'zgarmagan [18,19]. A-Pal miqdori og'irligi 5% bo'lgan namuna eng yuqori parchalanish koeffitsientiga va eng kuchli piyodalarga qarshi qobiliyatga ega bo'lib, A-Pal qo'shilishi SBS bilan o'zgartirilgan asfaltning harorat barqarorligini oshirishi mumkinligini ko'rsatadi. Rutting omilining qiymati harorat oshishi bilan kamayadi va tezligi bir xil bo'lib, barcha o'zgartirilgan asfalt namunalari bir xil reologik xususiyatlarga ega ekanligini ko'rsatadi.
Rutting omili kritik harorat G*/sin d {0}}.0 kPa ning tegishli harorat koeffitsienti boʻlib, strategik avtomobil yoʻllarini oʻrganish dasturida (SHRP) yoʻlni yoʻqotish omili testida hisoblanadi. Har bir namunaning kritik harorati 3-jadvalda keltirilgan. SBS kritik haroratni AH-70 bilan solishtirganda 7,2 ◦C ga oshirishi mumkin. A-Pal qo'shilgandan so'ng, rutting omilining kritik harorati doimiy ravishda oshdi va maksimal harorat 75,7 ◦C ga ko'tarildi, bu matritsali asfaltdan 20 foizga yuqori edi.
O'zgartirilgan asfaltning ZSV qiymati A-Pal tarkibining ortishi bilan ortadi, bu rutting omilining sinov natijasiga o'xshash edi (4-jadval). SBS qo'shilishi bilan asfalt matritsaning ZSV 296 foizga oshdi. Og'irligi 1% A-Pal qo'shgandan so'ng, o'zgartirilgan asfaltning ZSV 949,4 Pa·s ga oshdi, bu faqat SBS bilan o'zgartirilgan asfaltdan yuqori edi. A-Pal tarkibining ortishi bilan ZSV qiymati o'sishda davom etmoqda va 5 og'irlikdagi SBS bilan o'zgartirilgan asfaltning ZSV qiymati 1291,8 Pa·s ga oshadi, bu asfalt matritsasidan 423 foizga yuqori edi. Bu asfalt bog'lovchining yuqori haroratda barqarorligini oshirishda aralashma usuli samarali ekanligini ko'rsatdi.
【Batafsil ma'lumot uchun:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】