Низкотемпературные свойства асфальтов ультрафиолетовой выдержки, содержащих модификатор слоистых двойных гидроксидов

Цель

В этой статье слоистые двойные гидроксиды (LDHS) были введены в качестве материалов, блокирующих ультрафиолетовое излучение, в три разных асфальта (асфальт, модифицированный S70, S90 и SBS).

Материалы

В этом исследовании изучались базовые асфальты со степенью проникновения 60/80 (pen) (S70), 80/100 (S90) (pen) и SBS-модифицированный асфальт (SA). LDH представляет собой слоистый материал, обладающий особой двумерной структурой, и конкретная формула LDH, используемая в этой статье, такова: Mg_2/3Al_1/3(OH)₂(CO₃)_1/6•H₂O.

Приготовление асфальта, модифицированного LDH

Для приготовления модифицированного LDH асфальта применяли смеситель с высоким сдвиговым усилием, массовое содержание LDH составляло 3%. Сначала асфальт нагревали до 150^oC в емкости для смешивания, затем в асфальт добавляли определенное количество LDH. LDHS и асфальтовое вяжущее измельчали при скорости вращения 3500 об/мин при температуре от 145^oC до 155^oC. Наконец, спустя 60 минут был успешно создан асфальт, модифицированный LDH. Первозданные асфальты (SA70, SA90, SA) также подверглись такому же процессу приготовления. В этой статье используются такие сокращения, как SL70, SL90 и SL, которые представляют модифицированный LDH S70, модифицированный LDH S90 и модифицированный LDH SA соответственно.

Процедура старения

В соответствии с ASTM D 1754 термическое старение в процессе смешивания проводилось методом тонкопленочного печного теста (TFOT). Затем остатки образцов из TFOT были помещены в УФ-камеру для имитации УФ-старения дорожного покрытия. Плотность УФ-излучения при этой процедуре старения контролировалась в пределах 500±5 мквт/см², а вес асфальта в чугунной форме для старения (Φ150 ±0,5 мм) составлял 50 г. Чтобы обеспечить одинаковые условия старения для разных образцов асфальта, в этой процедуре был применен поворотный стол для хранения образцов и выбрана постоянная температура 60°C. Здесь ST70, ST90, ST, SLT70, SLT90 и SLT являются сокращениями остатков S70, S90, SA, модифицированных LDH S70, LDH-модифицированных S90 и LDH-модифицированных SA от TFOT старения, в то время как SU70, SU90, SU, SLU70, SLU90 и SLU являются сокращениями остатков S70, S90, SA, LDH-модифицированных S70, LDH-модифицированных S90 и LDH-модифицированных SA от TFOT старения, в то время как SU70, SU90, SU, SLU70, SLU90 и SLU являются сокращениями остатков S70, S90, SA, LDH- модифицированный S70, LDH-модифицированный S90 и LDH-модифицированный SA от УФ-старения.

Испытания физических свойств

Проникновение (15°C, 25°C и 30°C, 0,1 мм) и температура размягчения (°C) связующих веществ были протестированы в соответствии со стандартами ASTM D564 и ASTM D3626 соответственно. Эквивалентная точка хрупкости (T_1,2) была рассчитана на основе пенетрации при 15°C, 25°C и 30°C.

Динамический реометр сдвига (DSR)

Коэффициент усталости асфальтов как после TFOT-старения, так и после УФ-старения был протестирован DSR. В тесте с температурной разверткой использовался режим контроля деформации с постоянной частотой 10 рад/с. Во время испытания температуру повышали с 10°C до 30°C с шагом 2°C в минуту. Кроме того, были использованы плиты с зазором Φ8 мм и 2 мм.

Способы

Низкотемпературные свойства, такие как эквивалентная точка разрушения (EBP) и коэффициент усталости, были протестированы и применены для оценки воздействия LDHS на асфальты, блокирующих ультрафиолетовое излучение.

Результаты

Результаты эксперимента показали, что LDHS могут эффективно снижать индекс старения S70 и S90 и снижать скорость разложения модификатора SBS.

Коэффициент усталости (FF)

Согласно программе стратегических исследований автомобильных дорог (SHRP), FF может быть применен для оценки свойств асфальта к усталостному растрескиванию при низких температурах. Более высокий FF означает более низкую способность асфальта к усталостному растрескиванию. Согласно спецификации SHRP, FF асфальта, выдержанного в резервуаре для выдержки под давлением (PAV), должен составлять менее 5 МПа при определенных температурах. Как следствие, в этой статье температура, при которой FF достигает 5 Мпа, рассматривается как температура FF . Более высокий FFT указывает на более высокую степень старения, полученную в процессе УФ-излучения.

Дополнительные статистические результаты о БПФ асфальтов УФ-выдержки и без УФ-выдержки. Аналогично результатам SL90, БПФ SLU 70 ниже, чем у SU70, а ∆БПФ между SLU70 и SLT70 составляет менее половины ∆БПФ между SU70 и ST70. Из уменьшенного значения ∆FFT видно, что LDHS могут значительно предотвращать степень старения асфальта при ультрафиолетовом излучении. Однако тенденция изменения FFT для SL противоположна тенденции изменения для SL70 и SL90. После УФ-выдержки FFT SU ниже по сравнению с ST. Однако FFT SLU демонстрирует небольшое увеличение по сравнению с SLT. Тенденция аналогична результатам EBP. Это также можно объяснить тем фактом, что ультрафиолетовое старение приводит к ухудшению содержания модификатора SBS в асфальте, что делает ∆FFT между SU и ST отрицательными. ∆FFT между SLU и SLT положительный, что означает, что LDHs замедляет разложение модификатора SBS.

Заключение

В нашем исследовании оценивались низкотемпературные свойства асфальтов, модифицированных LDH. Были протестированы эквивалентная точка хрупкости и коэффициент усталости, чтобы оценить блокирующие эффекты УФ-излучения асфальтов, модифицированных LDH. Согласно приведенным выше обсуждениям, выводы могут быть сделаны следующим образом:

1. Для S70 и S90 введение LDHS может улучшить низкотемпературные свойства асфальта после процесса УФ-старения. Результаты EBP и FF показывают, что LDHS могут снижать индекс старения под воздействием ультрафиолета S70 и S90.
2. По сравнению с S70 и S90 результаты для асфальта SBS сильно отличаются. Снижение EBP и FFT может указывать на то, что УФ-старение может улучшить свойства при низких температурах. Однако на самом деле результаты следует объяснить разложением модификатора SBS. А LDHS снижают скорость разложения.