Строительство

Анотація

Фізичне загартування є оборотним процесом, який може вплинути на довгострокову роботу матеріалу. У даній роботі, фізичного гарту з п'яти немодифікованих і 35 полімерами бітумів вивчали за допомогою вигину пучка реометр (BBR). Зміна сполучних були отримані шляхом змішування 3, 6 або 9% стирол-бутадієн-стирол (SBS), стирол-етилен-бутилен-стирол (SEBS), етилен вініл (EVA) або акрілата етилену бутил (EBA) полімери з різними бази бітумів. Сполучні були ізотермічні зберігати при низьких температурах (-15, -25 і -35 [градусів] C) для різних часів, починаючи від 0,5 до 32 ч. Результати показали, що фізичне загартування значний вплив повзучості реакція сполучних, а індекс зміцнення і горизонтальний зсув чинником були сильні функції ізотермічного температури зберігання. На відміну від коефіцієнта зсуву, гарт індексу не завжди зростають зі зменшенням температури зберігання. У даній температурі зберігання, статистична кореляція спостерігається між двома параметрами. Було також показано, що ступінь і кінетики фізичного гарту залежали від база бітумів, і в більшості випадків, ефект від модифікації полімерів було незначним.

Ключові слова: Бітуми; модифікації полімерів; вигину пучка реометр; повзучості; фізичного гарту; зміцнення індексу; Shift фактор

1. Введення

Довгострокових механічні характеристики багатьох матеріалів, таких як аморфних полімерів, неорганічних стекол і бітумні терпкі, залежить від часу залежить від температури поведінку відомого як фізичного старіння [1]. Фізичне старіння оборотний процес, який може провести зміни в реологічних, електричних і калорійність властивості і т. д., без зміни хімічного складу матеріалу. Це явище також називають фізичного гарту по асфальту дослідників [2].

Полімерні матеріали проходять фізичне старіння зазвичай при охолодженні нижче температури склування [1]. Однак, для бітумні терпкі, фізичного гарту може спостерігатися як вище, так і нижче температури склування [3]. При температурі навколишнього середовища, фізичного гарту бітумів є повільним процесом, який може тривати протягом декількох днів і навіть років [4]. При температурах, близьких або нижче температури склування, низької температури швидкість затвердіння спостерігалося швидко зменшуватися з часом і бути високо бітуму залежності [2,5].

Фізичне загартування бітумів не нове відкриття. Ще в 1930-х років, Taxler і співробітники пояснюють це тип старіння для розвитку термічно нестійкі структури в бітуму [6,7]. Зміцнення процес вважається поступове ізотермічний золь-гель перетворення, форми тиксотропія, що характерно для багатьох колоїдних систем. Явище було призначено `стеричних загартування" Аль Браун та ін. в 1960-х років [8]. Хоча сильно спотворені результати будуть відбуватися під час тестування реологічних якщо оборотної зміцнення було прийнято до уваги [8], явище приділялося мало уваги протягом тривалого часу.

Однак, протягом 1990-х років, ряд досліджень з фізичного гарту при низьких температурах було опубліковано в рамках стратегічного шосе Програма досліджень (SHRP) [2,5].

Незважаючи на підвищений інтерес в цій галузі, фізичне загартування залишається одним з найменш вивчених фізико-хімічних явищ, що впливають на фізичне / реологічні властивості бітумів. Існує велика потреба в точної оцінки цього типу старіння з урахуванням різних аспектів, таких як ефекти бітуму хімії та модифікації.

Метою даної роботи є опис бітуму фізичного гарту при різних температурах і ізотермічних раз зберігання з використанням бази бітумів з різних джерел і відповідні зміни бітумів з різними полімерами. Вигині пучка реометр (BBR) була використана для цих досліджень.

2. Матеріали та процедури

2.1. Матеріали

П'ять проникнення класу бітумів були використані B85 (Лагуна, Венесуела), B180 (Лагуна, Венесуела), B180 (Мексика), B180 (Саудівська Аравія) і B180 (Росія). База бітумів були закодовані Є. хімічних характеристик бітумів наведені в таблиці 1. Загальний фракцій і молекулярного ваги були визначені за допомогою тонкошарової хроматографії з детектором іонізації полум'я (TLC-FID) і гель-проникаючої хроматографії (GPC), відповідно [9].

Досліджених полімерів були стирол-бутадієн-стирол (SBS), стирол-етилен-бутилен-стирол (SEBS), етилену і вінілацетату (EVA) і етилен бутилакрилатом (EBA) сополімери. SBS полімерів були використані Кратон D-1101 (SBS1) і Кратон D-1184 (SBS2), що поставляються Shell Chemical Company. Кратон D-1101 є лінійним полімером SBS містить 31% стиролу, і Кратон-l184 розгалужений полімер, що містить 30% стиролу. Полімеру SEBS є Кратон G 1650 (Shell), який містить 29% стиролу. Два EVA сополімери були використані Elvax 260 (EVA1) і Elvax 420 (EVA2), що поставляються компанією Дюпон. Розтопити індексів (MI) з Elvax 260 і 420 є Elvax 6 і 158, і їх зміст вінілацетату є 28 і 18% відповідно. Полімеру EBA був проведений Neste і поставляється Nynas.

Зміна бітумів були отримані шляхом змішування полімерів з використанням бази бітумів низьких змішувач зсуву при 180 [градусів] C і швидкістю 125 об / хв. Час перемішування становить 2 год Зміст полімеру використовувався 3, 6 або 9% бутадієну з суміші. У таблиці 2 представлені типові фізичні властивості бази та полімерами бітумів. У таблиці 2, температура склування ([T.sub.g]) визначали за допомогою динамічного механічного аналізу (ДМА) в 1 рад / с [10]. Інші параметри були виміряні з використанням відповідних стандартизованих методів.

2.2. Creep випробування з вигином пучка реометр

Вигині пучка реометр (BBR, Cannon Instrument Company) була використана для проведення випробувань повзучості низькій температурі. Асфальт пучків (125 х 12,5 х 6,25 мм) були підготовлені в алюмінієвих цвілі. У ході підготовки, бітум нагрівають до рідкому стані, виливають у форму і дати йому охолонути при кімнатній температурі протягом приблизно 90 хв. Потім зразок охолоджувався до приблизно -5 [градусів] C протягом 1 хв і demoulded. Пластикових смуг, були використані для випуску пучка від цвілі. Встановлює зразка пучків були занурені в метанолі ванни з постійною температурою від -15, -25 або -35 [ступеня] C. Після зберігання протягом різних проміжків часу (0,5, 1, 2, 4, 8, 24, 28 і 32 год), прямокутний промінь був зроблений на двох з нержавіючої сталі підтримує (102 мм один від одного) з вантажем 100 р. Відхилення центральній точці вимірювали безперервно з лінійною диференціальний трансформатор змінного (LVDT). Повзучості жорсткості (S) і швидкості повзучості (м) сполучних були визначені в шести час завантаження (8, 15, 30, 60, 120 і 240 с).

3. Результати та обговорення

3.1. Creep відповідь

У даній роботі, полімер-модифікований бітум ...