黄文元：改性乳化沥青残留物

子午胎和斜交胎对路表应力应变的影响
Radial Tire
Bias-Ply Tire
•子午胎对路面在行车横向产生表面应力 •路面产生由上而下的纵向裂缝
Byron Ruth et al. U. of Florida
Radial Tire
Radial Tire
Biblioteka Baidu• 微表处，石屑封层
– 在子午线轮胎作用下，需要承受大应变疲劳作用
SBR胶乳乳化沥青和SBS改性乳化沥青 大剪切变形疲劳@19oC， 20%应变
抗疲劳试验，试验温度13oC，应变为20%。 3%SBR和3%SBS改性
SBR胶乳性质
残留物性质
基质沥 INDULIN -1468 青
合成SBR BASF 上 海高桥
66 53.5 0
合成SBR 国内某橡 胶厂
65.7 54.6 8.1
实验室10
实验室11
• 未改性CRS-2 – 44+2.0 ℃ • 改性 CRS-2-48+4.4 ℃ • 260oC蒸馏，44+2.9 ℃ ；ASTM挥发 法，51+2.9 ℃
177 ℃蒸馏法下的胶乳形态变化
a
蒸馏1小时，约 30%的水被蒸馏
b
c
蒸馏2小时，约90% 蒸馏3小时，蒸馏结 的水被蒸馏 束。在蒸馏的最后阶 段，高分子的形态变 化非常大
微表处乳化沥青形态 胶乳结构形成机理
沥青 沥青
胶乳膜 胶乳
胶乳改性乳化沥青 •胶乳分散在连续相-水相
破乳后改性沥青结构 微表处改性乳化沥青在破乳 干燥后 的CLSM照片，蜂窝
•胶乳尺寸比沥青颗粒小( 0.3微米) •破乳后SBR 包裹沥青,形成细微网络结构
状网络结构清晰可见
SBR乳化改性和SBS改性乳化机理比较
SBR胶乳乳化沥青大剪切变形疲劳 @13oC，5%和10%应变
抗疲劳试验，试验温度13oC，应变为(a)5%, (b)10%。未改性和3%SBR改性
SBS改性乳化沥青大剪切变形疲劳 @13oC， 5%和10%应变
抗疲劳试验，试验温度13oC，应变为(a)5%, (b)10%。未改性和3%SBS改性
针入度，25°C， 63.7 0.1mm 软化点, °C 低温延度, 5°C, cm 45.8 0
63 57.1 63
湿轮磨耗和车辙试验（WTAT，LWT）
结论
• 高温和搅拌会导致胶乳形态和改性剂分布的改 变，现有的高温方法取得的残留物，不适于作 为SBR胶乳改性和SBS改性乳化效果评价； • 常温状态下的强制通风试验方法，是比较接近 乳化沥青施工和工作状态的残留物获得方法； • 基于强制通风方法的残留物性能评价表明：掺 加SBR胶乳以后，无论是残留物常规指标，还 是胶结料的温度敏感性，均有显著改善； • 基于强制通风方法的残留物性能评价表明： SBR胶乳改性微表处抗车辙能力、抗湿轮磨耗 以及胶结料抗大剪切变形疲劳能力均明显优于 SBS改性乳化微表处。
改性乳化沥青残留物回收方法 和性质探讨
美德维实伟克 ISSA 2006年9月8日
残留物测试方法
• 乳化沥青蒸发残留物含量试验 JTJ 052-2000 (T0651-1993) • 260oC蒸馏 (260℃ distillation) ASTM D244-00 • 蒸发法,163 ℃ (ASTM evaporation)，D244-00 • 177oC蒸馏 (177 ℃ distillation) • 室温干燥法（德国DIN V 52041 ），60 ℃ • 真空蒸馏 (vacuum distillation), ASTM D244-00
SBS改性沥青乳化破乳后改性剂分布
SBR改性剂在乳化沥青破如后 形成蜂窝状结构
强制空气干燥法
仪器示意图
60米/分的强制通风，室温下，5~6小时或者1天
强制空气干燥法
挥 发 速 度
时间
。
传统的路面与轮胎作用理论
斜交轮胎
•传统路面力学理论认为:
– 轮胎对接触路面施与垂直方向的均布应力 – 层底弯拉应变为最大，裂缝从路面底部向上贯穿
马达
2块夹有试样的 平行板 恒温室
振动板
B A C
固定板
B
时间
A
C
1 个周期
SBR改性剂的高低温优异性能
应用强制空气干燥法进行的相关研究 不改性和改性乳化沥青
时间对乳化沥青抗疲劳老化性能的影响 未改性和改性阳离子快裂乳化沥青 的抗应变能力
大变形剪切疲劳模拟试验
1、样品强制通风干燥1天，60℃养生2天，成型， 样品恒温（13℃，19 ℃ ）； 2、DSR对样品施加动态应变，45分钟内，应变从 0.1%等速增加到目标大应变（5%，10%）； 3、卸载5分钟； 4、恒定动态大变形应变（ 5%，10% ）1小时。 5、可能重复1~4若干次。 6、记录整个过程复数模量的变化情况。
• 163 ℃ • 260 ℃
• 163 ℃ • 177 ℃
• 60 ℃实验 过程费时 • 135 ℃设 备复杂
阳离子快裂乳化沥青（CRS-2P,LM)
60 55
软化点，℃
50 45 40 35
实验室1 实验室2 实验室3 实验室4 实验室5 实验室6 实验室7 实验室8 实验室9
真空蒸馏 177℃蒸馏 260℃蒸馏 ASTM挥发法
部分采用了巴斯夫公司Koichi Takkamura 先生提供 的研究成果及图片。特此表示感谢！