納米材料復(fù)合改性瀝青性能研究

王 倩，馮秋紅，呂長富，宋雪波，陳淵召

(1.華北水利水電大學(xué) 土木與交通學(xué)院，河南 鄭州 450045；

0 前 言

汽車數(shù)量的飛速發(fā)展，留下了很多的廢棄輪胎，造成了所謂的“黑色污染”。經(jīng)過多年的研究和應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，將橡膠粉加入基質(zhì)瀝青中，路面性能得到了改善，如：減小了行車噪音、吸收了光線。由于橡膠粉可以由廢棄的輪胎獲得，這也可以讓廢舊輪胎實現(xiàn)回收利用，降低了環(huán)境污染[1]。雖然橡膠粉改性瀝青提高了很多性能，但同時也存在著很多問題，如發(fā)生離析和溶脹等現(xiàn)象[2]。因此，本文選用GNPs和橡膠粉復(fù)合，通過高速剪切法制備6種不同摻量的石墨烯微片和橡膠粉，并進(jìn)行性能試驗研究，分析出最佳摻量。

1 原材料

1)瀝青。本試驗采用中海70#瀝青，并按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG E20-2011)進(jìn)行了基本指標(biāo)測試，其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)值如表1所示。

表1 AH-70#基質(zhì)瀝青主要技術(shù)指標(biāo)測試結(jié)果

2)石墨烯微片。本試驗采用廈門凱納石墨烯技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的KNG-180型石墨烯微片。

3)橡膠粉。本試驗選用40目的橡膠粉，粒徑為0.45 mm，密度為1.26 g/cm3。

2 復(fù)合改性瀝青性能試驗研究

2.1 針入度試驗

對復(fù)合改性瀝青進(jìn)行針入度測定(25 ℃，100 g，5 s)，對比6種不同的橡膠粉和石墨烯微片摻量的試驗數(shù)據(jù)。實驗結(jié)果如表2所示。

表2 改性瀝青針入度檢驗結(jié)果

從表2中可以看出，從0.03%GNPs摻量到0.05%GNPs摻量，針入度值從59.4 mm下降到56.9 mm，下降較為明顯，之后緩慢上升。18%橡膠粉的針入度值均小于16%橡膠粉，兩者數(shù)值均小于基質(zhì)瀝青，表明加入橡膠粉，瀝青的性能有所改善。

2.2 軟化點試驗

對復(fù)合改性瀝青進(jìn)行軟化點測定，對比6種不同的橡膠粉和石墨烯微片的摻量得出的試驗數(shù)據(jù)。試驗結(jié)果如表3所示。

表3 軟化點檢驗結(jié)果

從表3中可以看出，摻量為16%的橡膠粉軟化點總體變化不大。18%橡膠粉摻量的軟化點呈現(xiàn)先減少又增長后減少的趨勢，在0.05%GNPs摻量時，達(dá)到了峰值81 ℃，此時性能最好。

2.3 復(fù)合改性瀝青延度試驗

對不同摻量的橡膠粉、GNPs復(fù)合改性瀝青進(jìn)行延度試驗，試驗結(jié)果如表4所示。

在橡膠粉摻量為16%時，逐漸增加GNPs的摻量，改性瀝青延度增加的幅度較小，試驗結(jié)果在74mm左右波動；橡膠粉摻量為18%的改性瀝青延度增長的幅度較大，并且在0.03%～0.05%時，延度增長的幅度最大，最大增長到75.21mm。所以，本試驗得到的最佳橡膠粉摻量為18%。

表4 15 ℃延度試驗結(jié)果

3 結(jié)束語

1)在針入度及延度試驗中，摻量為18%的橡膠粉，使得改性瀝青的稠度變大，瀝青變硬。

2)在軟化點試驗中，石墨烯摻量為0.05%的復(fù)合改性瀝青低溫性能較好。

3)通過延度試驗發(fā)現(xiàn)，橡膠粉摻量為18%的改性瀝青延度增長的幅度較大，本試驗得到的最佳橡膠粉摻量為18%。

4)通過上述試驗得出制備納米材料復(fù)合改性瀝青的最佳摻量為18%橡膠粉和0.05%GNPs。

[ID:009391]