从待回收的表面层沥青混合物评价含PMB的RA粘合剂的流变性能外文翻译资料

 2022-07-30 14:44:22

英语原文共 7 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

从待回收的表面层沥青混合物评价含PMB的RA粘合剂的流变性能

摘要：含有聚合物改性沥青（PMB）的回收沥青（RA）的快速增加的来源在进行再循环时提供潜在的优异材料贡献。 本研究调查了欧洲不同“旧”表面层沥青混合料中三种含PMB的RA粘结剂的流变性能及其与软质原始铺路材料或PMB粘结剂混合后对“新”粘结剂的影响。 可以发现三个主要结果：尽管在沥青铺路的使用寿命期间其降解，回收的粘合剂仍然含有残余聚合物特性; 用于混合物设计在行业中，logPen模型和线性S.P.模型可用于预测大约的混合效果; 除了来自孔隙沥青的刚性RA粘合剂在40％的高含量中起作用之外，该粘合剂控制着共混粘合剂的流变性能。

关键词：流变性能；回收的粘合剂；PMB；回收

  1. 介绍

回收沥青（RA）广泛应用于世界各地。 1973年的石油危机刺激了寻找替代方法和材料来生产沥青混合料的努力，一个可能性当然是旧的沥青混合料的回收利用【1】。在美国，荷兰，日本和英国的许多项目开始与开发最好的过程，重复使用RA的野心。在大多数情况下使用RA的经济益处是优势，因为RA与原始材料相比具有相对低的成本价格。 在整个欧洲，聚合物改性沥青在过去几十年中已经被使用，主要用于高交通道路和高级路面，特别是对于表面层。 聚合物的添加有助于这些优质路面的耐久性和功能性【2-5】。它特别用于荷兰的降噪路面[6]或丹麦和斯洛伐克的车辙路面。这些路面现在越来越接近他们的生命的尽头。因此，道路部门正面临快速增长的含有聚合物改性沥青（PMB）的RA混合物的来源。如图1所示，在RA混合物中仍然可以观察到一些聚合物。 这提供了潜在的优质物质贡献。

虽然沥青的再循环在欧洲是常见的做法，并且在一些国家的基底层中RA含量高达60％，但是没有彻底研究使用RA中存在的聚合物改性的添加的官能团的再循环。当使用正常铺路等级沥青时，可以将回收的沥青与较软的沥青混合以产生新的沥青混合料。由于聚合物改性沥青在正常和高温下具有与铺路级沥青不同的流变性能，所以再循环方法需要根据混合和压实期间所需的添加类型和温度进行调整[7]。 在含RA的聚合物改性中的粘合剂可能是非常僵硬的，并且可能是“老化”旧PMB以利用其对新沥青的潜在贡献的挑战。

ERA-NET ROAD在欧洲启动了一个联合研究项目，题为“高分子聚合物改性沥青回收的可能性”。这个项目的目的是调查使用热混合物回收利用聚合物改性沥青从表面层到新的高质量表面层的可能性。作为项目的一部分，本研究调查了欧洲三种代表性的含PMB的RA粘合剂的流变性质及其与软质原料混合后对“新”粘合剂的影响。预计结果将有助于路面经理重新循环聚合物改性沥青。

2.实验

2.1材料

2.1.1含PMB的RA结合物

在荷兰的多孔沥青（PA4 / 8），荷兰的高密度沥青（AC11）和高密度沥青（AC11）中，从三个不同县的典型路面的典型表面层回收三种“老”苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯斯洛伐克和石灰岩沥青（SMA11）在丹麦。 PA4 / 8混合物在2006年和位于荷兰高速公路A2上的Den Bosch和Eindhoven之间的一个部分处的双层多孔沥青系统的顶层生产;原始粘合剂是具有40至100plusmn;0.1mm的穿透（Pen）和高于65℃的软化点（S.P）值的SBR改性沥青。 AC11混合物于1996年在斯洛伐克Sered镇附近的一段高速公路上建成;原来的粘结剂是用SBS改性的比特用Pen值为50至100plusmn;0.1mm，S.P.值高于70℃。 SMA11于1989年生产，铺设在丹麦的高速公路上（Jutland，Vejle镇以北）;原始粘合剂是具有Pen的高含量SBS改性沥青。值为70至100plusmn;0.1mm，S.P.值高于75℃。

根据欧洲规范EN 12697-1和EN 12697-3 [8,9]，对这三种回收的混合物进行提取和回收，以获得三种含有PMB的粘合剂，缩写为RAN（来自荷兰），RAS（来自斯洛伐克） ，和RAD（来自丹麦）。

2.1.2软的原生粘合剂

软的原始沥青，Base1和PMB1用于与RAN和RAS混合。 Base1是具有铺路等级70/100的直行沥青，由Kuwait Petroleum，Nederland，B.V。提供; 由Kraton Polymers Nederland，B.V.提供的PMB1是通过将10％的SBS在直馏沥青中与铺路级160/220混合而生产的改性沥青。

软的原始沥青，Base2和PMB2，用于与RAD混合。 Base2通过以71.2％和28.8％的比例共混具有铺路级70/100和40/60的两种不同沥青来生产。 SBS聚合物改性沥青PMB2由丹麦沥青承包商提供，作为来自其聚合物改性沥青生产的参考样品。

2.1.3混合粘合剂

两个真实的比例，15％和40％的PMB RA粘合剂以与软的原始粘合剂混合。 总共制备了12种混合粘合剂，它们的代码在表1中给出。注意，丹麦混合粘合剂具有稍微不同的RA百分比。

按照用于样品制备的EN12594 [10]，将新鲜铺路级粘合剂加热至不超过预期的S.P。值以上100℃; 将未处理的PMB短暂加热至180℃，均化，然后冷却至浇注温度，以“打破”粘合剂中聚合物的3维网络。 使用Silverson L5M高剪切混合器在1升容器中混合500克粘合剂10分钟。 旋转速度在4000至7000rpm之间，对于含有RAN和RAS的粘合剂，温度控制在145℃plusmn;5℃，对于含RAD的粘合剂，温度控制在175℃plusmn;5℃，因为丹麦混合设计是基于 加入40％RA以获得所需的聚集等级。

2.2方法

根据EN 1426和EN1427 [11,12]分别测量经验流变性质（Pen和S.P.）。 在甘油浴中测定高于80℃的S.P.值。

在三个温度，135℃，150℃和180℃下测定粘度。 根据13702 [13]，使用锥角为1L和板直径为25mm的锥/板流变仪来表征含有RAN或RAS的粘合剂在500s -1的剪切速率下的粘度; 还对这些粘合剂进行了在150℃下从0.1s -1至500s -1的剪切速率扫描。 根据EN 13302 [14]，使用Brookfield流变仪测量含RAD的粘合剂的粘度。

根据EN 14770 [15]进行动态剪切流变仪（DSR）试验。 DSR AR 2000ex用于含有RAN或RAS的结合物; 使用DSR（Reologica，Sweden）用于含RAD的粘合剂。 在开始DSR测量之前，进行应变扫描以确定粘合剂的线性粘弹性区域。 DSF测试的参数在表2中给出。使用WLF方程（WLF = William，Landel和Ferry）计算移动因子以构建主曲线。

3.结果与讨论

3.1实验流变性能

表3显示了经验流变学性质和再生，原生和混合粘合剂的S.P.值。 在RA粘结剂中，来自多孔沥青的RAN具有最低的Pen值（11plusmn;0.1mm），并且来自SMA的RAD具有最高（35plusmn;0.1mm）。 据信沥青混合物的类型可以影响沥青的老化。 在与原始粘合剂混合后， 随着粘合剂含量的增加，RA粘合剂的含量逐渐增加。 但是，比值为40％RAN - Base1（31plusmn;0.1mm）在实践中对于混合物设计仍然非常低。 为了尽可能精确地表征S.P.值，其测定值未根据EN 1427 [12]舍入（在水中低于80℃时最接近0.2℃，最接近0.5℃），其测定没有四舍五入。通过与原始铺路级粘结剂混合，RA粘结剂的S.P.值降低;然而，当与新鲜PMB混合时，该值增加。一个例外是15％RAN PMB1和40％RAN PMB1具有相似的S.P.值，因为RAN和PMB1具有相当的S.P.值。

EN 13108-7给出了logPen模型（方程（1））和线性S.P.模型（方程（2））来预测Pen值和混合粘合剂的S.P.值[16]。

log Penmix = alogPen1 blogPen2;

以及，

TS.P.mix = a *TS.P.1 b*TS.P.2

其中Pen1，Pen2和Penmix是Pen回收的，未使用的和混合的粘合剂的值; TS.P.1，TS.P.2和TS.P.mix是回收的，未使用的和混合粘合剂的S.P.值; a和b是在共混粘合剂中按质量计的回收和原始粘合剂的部分，其中a b = 1。

原则上，当回收和原始粘合剂都是铺路级沥青时，这两种模式都适用。对于工业中的混合设计，如果这些模型适合于预测当PMB参与回收和原始粘合剂时混合粘合剂的性质，则总是有争议的。图2和图3通过使用logPen比较测试结果和模拟。模型和S.P.模型分别在不同的RA含量。通常，测试结果更接近使用这两个模型获得的模拟值。显然，在图4中，对于40％RAD PMB2粘合剂的测试值和模拟值之间存在相当大的偏差，如图3所示。原因可能是PMB2和15％RAD PMB2的测试S.P.值在甘油中测定，而40％RAD的值为79.1 ℃在水中测定。但是，很难说logPen模型比S.P.模型预测混合绑定体的流变特性更有用，因为前者基于对数标度，后者基于线性模型。但是，logPen模型至少避免了在软化点接近80℃时的水/甘油问题。

3.2粘度

表4给出了在三个温度下回收的，未用过的和混合的共混物的粘度。 如图所示，所有粘合剂的粘度随温度的升高而降低; 由于老化，回收的粘合剂在每个温度下比其它粘合剂更粘稠; 共混粘合剂的粘度介于再生粘合剂和原始粘合剂的粘度之间，并且当温度增加至180℃时接近初始粘合剂的粘度。

混合物设计的混合和压实温度可分别基于0.15-0.19Pa s和0.25-0.31Pa s的粘度范围确定。 根据表4中的粘度，四种共混粘合剂（15％RAN PMB1,40％RAN PMB1,15％RAD PMB2和15％RAD PMB2）的混合温度高于180℃。 在这种情况下，仍然建议180℃的混合温度以避免原始粘合剂的老化; 使用温热混合剂可以是这些粘性混合粘合剂的另一种替代溶液。

之前的logPen模型中，Arrhenius提出了溶液粘度的以下表达式：

logeta;mix=alogeta;1 blogeta;2;

其中eta;mix是溶液的粘度;eta;1和eta;2是两个组分的粘度。 Grunberg和Nissan发现与Arrhenius模型的正负偏差，因此它们将其改善成了：

logeta;mix=alogeta;1 blogeta;2 a·b·d

其中d是系统的特征常数。通过使用Grunberg-Nissan模型的线性回归获得六个粘结剂组在三个温度下的参数d，并在表5中给出。使用Grunberg-Nissan模型的一个实例如图1所示。 4其中RAD Base2的粘度数据适合该模型，作为RA含量的变化。正值d意味着混合的粘合剂比由Arrhenius模型预测的更粘稠，而另一方面。在表5中，d值为负，在大多数情况下。也就是说，混合粘合剂的粘度低于通过Arrhenius模型获得的粘度。这意味着处女粘合剂占主导地位。同时，随着试验温度的升高，d的值也随之变化。例如，在RAD Base2和RAD PMB2的粘合剂组中，d从135℃的阳性变为150℃和180℃的阴性。一个例外是在三个温度下，RAN PMB1粘合剂组的d值是正的。这可能是因为最粘稠的RAN粘合剂更多地影响混合粘合剂。

为了从根本上了解粘合剂的粘度行为，使用锥/板流变仪在150℃下进行剪切速率扫描，结果示于图1和图2。如图5和6所示。如图5a所示，三种粘合剂，Base1,15％RAN Base1和40％RAN Base1的行为实际上类似于牛顿液体，

全文共6504字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[143245]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word

原文和译文剩余内容已隐藏，您需要先支付 30元 才能查看原文和译文全部内容！立即支付

以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。

您可能感兴趣的文章