LDHs對SBS瀝青流變性能及微觀結構的影響

LDHs對SBS瀝青流變性能及微觀結構的影響

付建紅1，涂亮亮2，吳領2

(1.內蒙古自治區東部區高等級公路管理處，通遼 028000；

2.武漢理工大學材料科學與工程學院，武漢 430070)

摘要：采用LDHs改性劑對SBS瀝青進行改性，制備LDHs/SBS改性瀝青，并對其流變性能和微觀結構進行研究，探討LDHs對SBS瀝青性能的影響。試驗結果表明，LDHs的加入使瀝青的復合模量增大，相位角減小；通過X-ray射線衍射、紅外光譜及光學顯微鏡分析可知LDHs只是分散在SBS瀝青中，沒有發生化學反應或形成插層結構。

關鍵詞：LDHs;SBS瀝青;流變性能;微觀結構

doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2015.04.011

Abstract:This paper aimed at manufacturing LDHs modified SBS bitumen, and researched the properties and microstructure of LDHs/SBS modified bitumen, explored the influences of LDHs on the modified bitumen.The results indicated that the complex modulus of LDHs/SBS modified bitumen increased, while the phase angle decreased with the introduction of LDHs.Meanwhile, seen through the X-ray diffraction, optical microscope and infrared spectrometer, the structure of LDHs was dispersed in the SBS bitumen instead of intercalation.

收稿日期：2015-04-21.

作者簡介：付建紅(1967-), 高級工程師.E-mail:463035678@qq.com

Effect of LDHs on the Rheological Properties and

Microstructure of SBS Bitumen

FUJian-hong1,TULiang-liang2，WULing2

(1.Highway Management Office in Eastern Area of Inner Mongolia,Tongliao 028000, China;

2.School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)

Key words:LDHs;SBS bitumen;rheological property;microstructure

隨著科技的發展和分析技術的進步，研究人員對水滑石的結構和物理性能做了大量研究， LDHs 所具有的獨特結構和性能，使其在化工、環保、催化、吸附、建筑等領域展現了廣闊的應用前景，已引起國內外學者的廣泛關注[1，2]。近年來，利用LDHs紫外阻隔材料對紫外線的物理屏蔽和化學吸收的雙重作用，來改善瀝青的抗紫外作用能力，取得了顯著的效果[3，4]。采用LDHs對SBS瀝青進行改性，主要對復合改性瀝青的流變性能和微觀結構進行了研究。

1試驗材料及試驗方法

本試驗中采用的LDHs基本性能見表1。LDHs典型的化學組成是Mg6Al2(OH)l6CO3·4H2O，結構類似于水鎂石Mg(OH)2；瀝青采用云南昆明殼牌瀝青公司生產的SBS-II改性瀝青，各項指標試驗結果如表2所示。本試驗采用LDHs對SBS瀝青進行改性，并通過MCR-101型動態剪切流變儀(DSR)測量瀝青的復合剪切模量和相位角，分析其流變性能；同時，利用X射線衍射分析儀、偏光顯微鏡和紅外光譜儀對瀝青的微觀結構進行分析。

表1　LDHs的物理性能

表2　SBS改性瀝青試驗結果

2結果與分析

2.1　流變性能

采用MCR-101型動態剪切流變儀(DSR)測試瀝青的動態剪切流變性能。從圖1可以看出，隨著LDHs的增加改性瀝青的低溫流動性逐漸降低，在含量小時并不明顯，當LDHs添加量大于10%時瀝青的復合模量急劇增大。低溫流動性也將大幅度降低，低溫抗裂性能越來越差。同時，材料的相位角δ隨LDHs增加而降低，瀝青的流動性降低了，通過流動的方式松弛材料收縮引起的拉應力的能力降低，增加低溫裂縫的可能。

2.2　微觀結構分析

2.2.1X-ray射線衍射分析

本試驗利用XRD來表征LDHs改性瀝青中LDHs的分散狀態，圖2是LDHs和LDHs改性SBS瀝青的XRD衍射圖譜。從圖2可以看出，與LDHs的衍射峰相比加入到瀝青的LDHs的衍射峰的衍射角度并沒有發生變化，從而得出，LDHs的晶體結構沒有發生改變，瀝青分子沒有插層到LDHs中去。

2.2.2偏光顯微鏡分析

圖3是LDHs/SBS瀝青的顯微鏡圖像，a、b、c、d分別代表LDHs含量為3%、5%、10%、20%。從圖3中可以看到LDHs分散比較均勻，團聚現象較少。從圖3(c)和圖3(d)圖像上看到，10%的圖像上就分布了很多顆粒，20%含量的改性瀝青面上有太多顆粒，這樣就會對瀝青的性能產生很不利的影響，因此改性時不能添加太多LDHs。

2.2.3紅外光譜分析

3結論

a.瀝青的復合模量隨LDHs的加入而增大，相位角降低，表明LDHs提高了瀝青的彈性成分，減小了瀝青的粘性成分。

b.對瀝青微觀結構分析表明，LDHs的晶體結構沒有發生改變，基本均勻地分散在瀝青中，團聚現象較少，沒有形成插層或改變分子結構等化學變化，因此LDHs的加入不會對瀝青分子結構產生損害。

參考文獻

[1]景曉燕，鄭崇輝，王慧穎，等.水滑石類化合物的研究現狀及進展[J]. 應用科技, 2004, 31(10): 41-42.

[2]楊飄萍，宿美平，楊胥微，等. 尿素法合成高結晶度類水滑石[J]. 無機化學學報, 2003, 19(5): 485-489.

[3]黃永方，余劍英，董華均，等. LDHs對瀝青老化性能的影響[C]. 第十三次全國石油瀝青技術交流會, 2012.

[4]Wu S, Han J, Pang L, et al. Rheological Properties for Aged Bitumen Containing Ultraviolet Light Resistant Materials[J]. Construction and Building Materials, 2012, 33: 133-138.