1、PDF外文：http:/ 中文 6560 字 出处： Journal of Materials in Civil Engineering, 2014, 26(6) 酚醛改性沥青流变学特性和性能评价 Meltem ubuk1； Metin Gr2； Mustafa Krat ubuk3； and Deniz Arslan4 摘要：本文论述了酚醛树脂对石油沥青的流变性能的影响。不同量的苯酚甲醛作为一个确定温度和添加剂浓度的函数被掺入到针入度、粘度变化 50号和 70号沥青中，采用常规和 Superpave试验方法试验酚醛树脂添加剂对沥青的影响程度。利用尼克尔森剥
2、离试验和马歇尔试验对利用混合物制备而成的沥青的粘附性和稳定性性能进行了比较。试验证明在炎热的气候条件下添加剂质量分数在 2%的时候改性沥青将得到最好的流变性能。通过添加酚醛可以有效的减少沥青路面车辙，翻浆，剥离，开裂现象的发生。 DOI： 10.1061 /（ ASCE） mt.1943-5533.0000889。 2014美国土木工程师学会。 关键词：改性沥青；酚醛树脂；流变性；粘附；稳定性。 介绍：沥青凭借其低成本，胶粘自然，良好流变性能和热电阻特性成为了广泛应用于道路路面的防水涂料、密封剂。一般来说，柔性铺装用的道路面
3、层材料是由沥青粘合剂和集料的组合形成的。由于季节性的变化，道路面层的温度变化范围跨度大；由于重型车的通行，道路面层受到很大的应力作用。路面在高温和低温条件变化的作用下，强度会降低，从而导致路面开裂，最终导致路面在永久荷载的作用下产生永久变形。随着交通荷载 的增加柔性路面的车辙，开裂和剥落现象将越来越严重。因为它是沥青粘合剂和集料的材料属性，所以在所有其他变量（如铺设路面期间的工艺、天气条件等）不变的条件下通过改变沥青的添加剂进而改善这种材料的方法被广泛应用，也因此顶铺层性能的改进将提高道路质量并且能明显的降低维护成本。 沥青可以通过掺杂如表面活性剂和聚合
4、物等添加剂来进行改性。表面活性剂可分为阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂两种，它们两者通常被用作抗剥离剂。 特别的是阳离子表面活性剂是像二氧化硅、石英和花岗岩等这类带有适量负电性的材料而锰松香则作为阴离子表面活性剂被加入到带正电的聚集体（石灰石和玄武岩）的混合物中，用以作为提高沥青骨料涂层耐剥离性 (Gr2004)。相同的，在油石界面粘附力明显提高，有机合成化合物溶出明显减少 (Arslan et al. 2012a, 2013)。 热塑性聚合物，热固性塑料，橡胶，和嵌段共聚物通常作为粘结剂用于以提高改性沥青的粘结性。热塑性塑料是由冷却软化或通过加热熔融
5、和硬化形成的，它们的分子是不交联的。聚乙烯是最简单的可作为沥青改性剂热塑性聚合物 (Perez-Lepeet al. 2003)。回 收聚乙烯被报导能降低沥青混合料的车辙的产生和温度敏感性 (Punith and Veeraragavan 2007).。此外，低密度聚乙烯（ LDPE）被确定为能提高马歇尔稳定度，抗拉强度、抗压强度的材料 (Al-Hadidy and Tan 2009).。热固性塑料的交联材料 -采用热固性材料的改性沥青具有热灵敏度较小，耐疲劳性较高的特性（ ubuk 等，2009 ） 。橡胶是一种弹性聚合物，它是一个天然的或合成的高分子聚合物与硫或其它
6、含硫化合物硫化后形成的交联剂。橡胶被报导能增加马歇尔稳定度和混合物的抗剥离 性 (Aksoy et al. 2005)。在另一项研究中，柔性沥青材料通过的修改而获得轮胎橡胶废物沥青 (Gr et al. 2005)。嵌段共聚物为通过共价键连接的两个或两个以上不同的单体亚基。由苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯（ SBS）形成的嵌段共聚物，被广泛地用作在文献中为了增加沥青的粘度的沥青改性剂 (Eribol and Orhan 2004)。 SBS加入粘合剂中可以延缓粘合剂衰老。 (Valtorta et al. 2007)并且粘合剂不易受水损害 (Tarefder and Z
7、aman 2010)。 老化是另一个影响沥青性能的现象。添加二烷基二硫代磷酸锌的沥青被报道能提高耐老化性（欧阳等人 (Ouyang et al. 2006)。增加了三甘醇基硼原子后的沥青粘度，在通过进行马歇尔稳定性试验时变形增加 (Arslan et al. 2011)。聚四氟乙烯被发现能增加沥青的粘度，但它却降低了混合物的马歇尔稳定性 (ubuk et al. 2011)。车辙是通常发生在气候炎热地区主要道路病害，因此具有高的软化点的沥青是在这样的区域中优选使用的材料。由于沥青的高软化点，沥青的刚度受高温影响较小，但是取而代之的是沥 青路面的另一个车辙和翻浆等更严重的现象。环氧树脂、聚烯烃和
8、乙烯 - 乙酸乙烯酯（ EVA）能减少渗透和提高沥青的软化点 (ubuk et al. 2009； Topal et al. 2004)。软化点的提高被报道会导致车辙的增加 (Malko et al. 1996)。 Stastna 等人对 EVA 材料对沥青粘度的影响进行了研究(Stastna et al. 2003)，在另一个研究，可以通过沥青与 EVA 回收聚合物的改性从而增加其粘度，进而提高沥青的服务性能 (Garcia-Morales et al. 2004； Gonzales et al. 2004)。将 EVA 和 LDPE 一起使用，得出温度对其中纯沥青发生永久变形的
9、结论，表现除了良好的机械性能 (Garcia-Morales et al. 2006)。 酚醛树脂是一种由酚的聚合（ C6H5OH ）和甲醛（ HCHO）通过缩合过程形成的热固性塑料。在还没有被用在道路施工前，它是一种廉价、高耐水、耐化学性和良好的热阻高性能工程材料。本研究的目的是通过动态剪切流变仪（ DSR）、差示扫描量热法（ DSC）、旋转薄膜烘箱老化试验（ RTFOT）、压力老化容器（ PAV） 、弯曲梁流变仪（ BBR）和表面能的测试等试验探讨苯酚甲醛加入量对改性沥青的粘度，渗透，软化点的流变性的影响。为了检测其作为沥青改
10、性剂道路路面的效果，对沥青混合料的粘附性和稳定性进行了研究并通过尼科尔森剥离试验和马歇尔试验与那些纯沥青进行了对比。 50号沥青和 70号沥青是被广泛使用的沥青铺路材料，本次试验整个研究过程中使用的沥青是由 Aliaa 炼油厂提供的，在所有的实验中使用的沥青的特性见表 1。酚醛树脂作为改性剂被用于所有试验中，其特性如表 2所示 表 1 150号沥青和 70号沥青的物理化学性质 属性 数据 渗透 , 25 C, 100 g, 5 s,
11、 0.1 mm 62 三氯乙烯溶解度 , (w/w)% 99.7 软化点 , C 49.2 闪点 , C 260+ 粘性 , 135 C, Pa s 0.280 沥青质 , (w/w)% 20.75 芳香烃 , (w/w)% 53.72 饱和烃类 , (w/w)% 6.55 树脂 , (w/w)% 18.98 表 2 酚醛树脂的性能 物理状态 固体，颗粒
12、;解体的温度， >130 C 密度， 20 C 720 kg/m3 颜色 棕色 气味 几乎无臭 该实验装置包括一个开放的反应器、油浴的恒温器和一个混合器。沥青被放置在烘箱中油浴预热至 120 。再将酚醛胶木加入到质量分数在 1%4%之间的热沥青中混合 1小时。再将由此得到的改性样品保持在 120 2 ，在烘箱中 1小时，并在 20 1 下搅拌 1天。对改性沥青的粘度酚醛树脂用量的效果是按照在剪切速率和用Brookfield DV-III 流变仪来 20转转速的 5张 /秒的 ASTM D 4402标准测
13、定。根据 ASTM D 4402标准在 5/秒的剪切速率和在 20rpm 转速的 Brookfield DV-III 流变仪 转动下测定酚醛树脂用量对改性沥青的粘度的影响。并且进行了渗透率（ ASTMD 5 ）和软化点（ ASTM D 36 ）的常规检查，其中 Krebs Elec 进行的是渗透率的检查， MFG and Sur Berlin RKA2进行的是软化点的检查。玻璃化转变温度测试则通过 PerkinElmer Diamond DSC 功率补偿型差示扫描量热仪在 50 C/min 的加热速率的氮气流下进行的。在无定形材料从脆性粘性状态改变为橡胶态的过程中温度的
14、函数被玻璃化转变温度试验确定。按照旋转薄膜烘箱老化试验（ RTFOT）制备成的 沥青样品被应用在根据 ASTM D2872与 CS 325 （ -A James Cox. & Sons） 试验装置中。沥青老化试验（ PAV）是使用一个 PAV（型号 AASHTO PP1）仪器进行。弯曲梁流变仪（ BBR）装置被用来确定刚度和沥青的低温蠕变值。纯的沥青和改性沥青样本复杂的剪切模量（ G）和相位角（ ）是由 DSR 流变仪（仪器名称为 Bohlin）测定的，并对 G/ 的值进行了计算。在松散的不包含苯酚甲醛的混合物条件下进行尼克尔森剥离试验（ ASTM D 1664）以确定的沥青集料混合物的粘附性能。 在尼克尔森剥离 试验中，粗骨料是涂覆有 110纯的或改性的沥青，将混合物浸泡在60 的蒸馏水中放置 24小时后，将耐剥离骨料表面与总骨料表面的比值作为耐剥离数据。 通过 KRUSS DSA 100仪器试验并采用接触角测定方法来确定样品表面能。该装置的工作原理是无梗滴技术进行测量，并结合接触角的酸碱理论，由该设备当前程序确定表面自由能。甲酰胺、乙二醇和二碘甲烷被作为参考。此外，马歇尔稳定度试验（ ASTM D 1559）被应用在压实混合物和无酚甲醛试验中。 结果与讨论
