SBS改性沥青的动态力学性能.pdf

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1、华南理工大学学报（自然科学版）第35卷第7期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVol.35No.72007年7月（NaturalScienceEdition）July2007文章编号：1000-565X（2007）07-0037-04*SBS改性沥青的动态力学性能陈华鑫王秉纲（长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室，陕西西安710064）摘要：通过1种基质沥青、4种苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）改性剂制备的13种改性沥青的动态力学试验，分析比较了原样沥青和旋转薄膜烘

2、箱试验（RTFOT）老化沥青的动态力学温度谱试验结果，讨论了SBS改性沥青动态力学性能的变化机理，得出了改性剂的种类和剂量对其动态力学性能的影响.结果表明，低温下改性沥青的动态力学性能与基质沥青性能有关，高温时则取决于SBS改性剂的性质，RTFOT老化后因SBS的裂化与降解使改性沥青的弹性成分产生损失，其性能向基质沥青特性转变.关键词：SBS改性沥青；动态力学性能；RTFOT老化；温度谱；机理中图分类号：U416.2文献标识码：A材料的动态力学行为是指在交变应力或应变作SBS1192，SBS503，SBS411）在室

3、内加工制备13种改用下材料所作出的响应行为，是分析材料粘弹特性性沥青，分别测试其在52~82C温度域内沥青的储的重要研究手段.沥青材料是一种典型的粘弹性材能模量（G*）和损耗因子（tan!），据此分析改性剂类料，特别是随着温度变化其性能变化很大.测定某一型和剂量对沥青动态力学性能的影响，并分析其变温度范围内沥青动态力学性能的变化情况，是目前化机理.国际上研究沥青粘弹性质的一种动态热力学分析［1-2］1动态力学性能的基本参数和物理含方法.目前在沥青动态力学性能研究中最常用的试验义方法是借助美国SHRP设备———动态剪切

4、流变仪动态力学试验最常用的作用模式为施加正弦交（DSR），测试沥青处于不同温度下的复数模量和相变荷载：!（c）=!0sin"c，此时对于粘弹性材料，其响位角，由此得出沥青的储能模量和损耗因子，其中储应的应变将产生滞后，二者之间的相位差即为相位能模量反映了沥青的弹性特性，损耗因子反映了沥角!，则#（c）=#0sin（"c-!），对该式展开可得：青的粘性特性，从这两个指标随温度的变化情况可#（c）=#（0cos!sin"c-sin!cos"c）'由此可见，应变［3-7］以比较不同沥青在不同温度下的粘弹特性.由此响应包含第

5、一项与应力相位相同的部分，体现了材可以得出不同温度域内、不同老化状态下改性沥青料的弹性性质；第二项比应力落后90，体现了材料性能变化机理，为改性沥青方案设计提供参考依据.的粘性特性.众所周知，材料的模量是应力和应变的与现行规范中按照“规定点指标”判定沥青性能相比值，由于粘弹性材料的应力和应变之间相差一个比，采用动态热力学分析方法更能全面反映沥青的相位角，因而所得模量为复数模量，可以由下式计算性能本质.得到：本文通过1种基质沥青，4种改性剂（SBS4303，*!（c）!0i!!0G==e=（cos!+isin!）=#（

6、c）#0#0*（cos!+isin!）=GI+iGH（1）收稿日期：2006-09-15G***基金项目：西部交通建设科技项目（2001-318-000-38）其中GI=Gcos!，GH=Gsin!'实数部分GI表征作者简介：陈华鑫（1973-），男，副教授，博士，主要从事沥材料在形变过程中由于弹性形变而储存的能量，称为青和沥青混合料材料性能及新材料改性技术研究.E-maiI：储能模量；虚数部分GH则表征材料在形变过程中因粘chx@gI.chd.edu.cn性变形而以热能形式损耗的能量，称为损耗模量'38华南理工大学

7、学报（自然科学版）第3S卷用于表征粘弹性材料的主要参数除了上述的储SBSS03改性沥青的损耗因子几乎所有温度下均一*能模量C'和损耗模量C"外，还有复数粘度!、动态直增加，SBS4ll和SBSll92则在70C以上才出现；C"在7%和9%剂量下，SBSS03改性沥青的损耗因子剪切粘度!'，!'=、复数粘度的异相成分!"，!"="均一直增加，且温度越高，损耗因子增加越大，而C'、阻尼!W以及损耗因子tan#等.在材料的动态性SBS4303和SBSll92虽然大约在64C以上时损耗"因子也增加，但SBSll92的增加幅度

8、小于SBS4303，能研究中，常用的有储能模量C'和损耗因子tan#，本表明老化后改性沥青的粘性增强、弹性下降.文将据此对沥青材料的粘弹特性展开研究.2SBS改性沥青动态力学性能如图l所示，各沥青的储能模量C'均随着温度升高而下降.由于温度升高，分子链段运动加剧，分子间的交联作用和分子力减弱，削弱了对分子运动的约束，表现为沥青材料的劲度降低，即