碳纳米管∕橡胶复合改性沥青常规性能研究.pdf

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1、第4期（总第186期）No.4(SerialNo.186)2016年8月CHINAMUNICIPALENGINEERINGAug.2016DOI:10.3969/j.issn.1004-4655.2016.04.025碳纳米管/橡胶复合改性沥青常规性能研究张晓航（广州市交通规划研究院，广东广州510230）摘要：复合材料往往具备更优异的性能。碳纳米管/橡胶复合体对沥青进行改性，并与普通橡胶沥青进行对比。通过常规试验结果分析得出其性能：碳纳米管橡胶对沥青的针入度、软化点改善更为明显，而普通橡胶对基质沥青的延度改善更为明显；2种橡胶均能提高基质沥青的黏度，前者对黏度的提

2、升效果更为明显；碳纳米管/橡胶改性沥青的抗车辙因子更高，相位角更小，在剪切荷载作用下具备更多的弹性成分；碳纳米管/橡胶对沥青高温性能的提升更为显著。关键词：碳纳米管/橡胶；沥青；常规性能中图分类号：U214.75文献标志码：A文章编号：1004-4655（2016）04-0080-02废旧轮胎橡胶改性沥青以其优异路用性能及良及低温延展性。[1-2]好的环境效益得到道路建设者的广泛关注。近年2）测试基质沥青及2种改性沥青的黏度，评[3]来，随着碳纳米管/橡胶轮胎技术的成熟和推广，价其施工和易性。势必会出现大量废旧碳纳米管复合橡胶，而关于使3）采用动态剪切流变试验评价基

3、质沥青及2种[4]用碳纳米管复合橡胶对沥青进行改进的研究目前还改性沥青的流变性能，评价其高温抗车辙能力。处于空白状态。2试验结果鉴于此，本文制备碳纳米管/橡胶复合沥青和2.1三大指标结果对比普通橡胶沥青，分别研究其常规性能，评价其在道不同橡胶对沥青三大指标的影响如图1所示。路建设中应用的可行性。2种橡胶均能降低基质沥青的针入度，提高其软化1试验材料与步骤点和延度。这表明碳纳米管/橡胶改性沥青和橡胶1.1试验材料沥青的高低温性能均得到了有效提升。但是在相同基质沥青为70号道路石油沥青；碳纳米管橡掺量条件下，碳纳米管橡胶和普通橡胶对基质沥青胶由70%橡胶和30%碳纳米管

4、组成。其中，碳纳性能改善的幅度并不相同，其中前者对基质沥青针米管橡胶和普通橡胶均为母粒。入度、软化点改变幅度大于后者，而普通橡胶改性1.2制备流程沥青则具有更好的延展性。这一差异的原因在于碳利用油浴箱（180℃）对基质沥青进行加热，纳米管增强复合材料的劲度，但是对其变形能力不缓慢加入母粒，利用高速剪切机（5000r/min）搅利；而橡胶则能有效增强沥青的低温变形能力，因拌2h，之后将改性沥青置于120℃烘箱中静置1h。此碳纳米管/橡胶复合改性沥青的延度介于基质沥其中碳纳米管/橡胶和普通橡胶掺量均为5%。青与普通橡胶改性沥青之间。1.3试验步骤针入度（25℃，0.1m

5、m）软化点（℃）延度/cm607075601）测试基质沥青及2种改性沥青的针入度、50655040软化点和延度，分别评价其常温稠度、高温稳定性4055303045202010103500基质碳纳米管橡胶基质碳纳米管橡胶基质碳纳米管橡胶收稿日期：2016-03-07/橡胶/橡胶/橡胶作者简介：张晓航（1987—），女，助理工程师，本科，主a）针入度b）软化点c）延度（10℃）要从事市政道路设计工作。图13种沥青三大指标80张晓航：碳纳米管/橡胶复合改性沥青常规性能研究2016年第4期2.2黏度结果对比图3a）列出3种沥青的抗车辙因子随温度的不同橡胶对基质沥青黏度（13

6、5℃）的影响如变化。可以发现2种橡胶均提高基质沥青的抗车辙图2所示。可以发现2种橡胶改性沥青的黏度均远能力，而碳纳米管/橡胶改性沥青的高温性能更为大于基质沥青黏度，而碳纳米管/橡胶改性沥青的优越。这是因为：一方面分散于沥青中橡胶吸收沥黏度增强效果更为显著。这一现象由于碳纳米管在青中的轻质组分，在高温下提高沥青的模量，另一微观尺度的纤维增强橡胶抵抗外力作用，大幅提高方面以橡胶为载体的碳纳米管以纤维方式提高沥青沥青的黏度。抵抗剪切作用。因此，综合来看，碳纳米管/橡胶虽然黏度试验结果表明碳纳米管/橡胶复合沥复合改性沥青的高温抗车辙能力不仅优于基质沥青具有更好的抗车辙能力，

7、但是过高的黏度将使沥青，还高于相同掺量的橡胶沥青。青在泵送和拌合过程中消耗更多的能量，进而排放图3b）展示3种沥青相位角随温度变化的规律。更多的温室气体，不利于环境。通常相位角越小表明沥青中弹性成分越多，从图2.53b）中可以看出碳纳米/橡胶改性沥青相位角均小黏度（135℃，Pa·s）于另2种沥青，而基质沥青相位角最大。这说明基2.0质沥青在高温条件下更易于流动，黏性成分更多；1.5而碳纳米管/橡胶改性沥青弹性成分最多，抵抗车1.0辙变形能力更强。0.53结语研究对比基质沥青、碳纳米管/橡胶复合改性0基质碳纳米管/橡胶橡胶沥青和普通橡胶沥青的常规性能，得出以下结