基于DMA方法對瀝青粘彈性能的研究.pdf

1、動態(tài)力學(xué)分析(DMA)是研究粘彈性材料在周期性變化的應(yīng)力(或應(yīng)變)作用下的力學(xué)行為,是研究瀝青粘彈性能的重要手段。通過DMA方法,可以得到不同應(yīng)力、應(yīng)變、時間、溫度和頻率范圍內(nèi)瀝青的動態(tài)粘彈性能,因此采用DMA方法可以全面的評價瀝青的粘彈性能。聚合物的粘彈性能與其組分間的相互作用、相形態(tài)密切相關(guān),流變響應(yīng)能準確反映其形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化,而形態(tài)結(jié)構(gòu)也在很大程度上決定著它的使用性能。DMA通常在小應(yīng)變條件下進行測定,其過程不會對材料本身結(jié)構(gòu)造成

2、影響或破壞,并且高分子材料呈現(xiàn)的線性粘彈性響應(yīng)對相態(tài)結(jié)構(gòu)的變化十分敏感,研究表明DMA方法可以很好的研究均相聚合物和多組分、多相聚合物的相態(tài)結(jié)構(gòu)。因此可以通過DMA對瀝青、改性瀝青及瀝青礦粉膠漿的相態(tài)結(jié)構(gòu)、相容性以及瀝青與礦粉的界面作用進行分析,并根據(jù)相態(tài)結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律來分析瀝青的粘彈性力學(xué)行為。本文是基于DMA方法對瀝青粘彈性能進行研究,對瀝青的相態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)粘彈性能進行了分析,深入探討了瀝青的相態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)粘彈性能之間的關(guān)系。本文的

3、研究改進了目前DMA方法在瀝青粘彈性能中的應(yīng)用,為今后的工程實際應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。主要研究內(nèi)容包括:采用DMA對瀝青及改性瀝青的相態(tài)結(jié)構(gòu)分析,分別采用Han曲線的溫度依賴性、動態(tài)粘彈參數(shù)與頻率的變化曲線來分析,Han曲線出現(xiàn)溫度依賴性表明相態(tài)結(jié)構(gòu)分離,研究結(jié)果表明瀝青與改性瀝青的相態(tài)結(jié)構(gòu)明顯不同,瀝青可以近似看為均相聚合物,而改性瀝青在所測溫度和頻率范圍內(nèi)為多相聚合物。根據(jù)DMA頻率掃描結(jié)果對瀝青和改性瀝青的時溫等效原理進行了研究,從

4、瀝青和改性瀝青的相態(tài)結(jié)構(gòu)對時溫等效原理的適用性進行了分析,當均相聚合物的相態(tài)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)分離時,時溫等效原理失效,對于多相聚合物,時溫等效原理也是不滿足的。并且對不同瀝青的移位因子和低溫下的移位因子進行了分析,采用WLF方程進行擬合,結(jié)果表明瀝青的移位因子與加載方式無關(guān),而不同的瀝青的移位因子明顯不同。瀝青礦粉膠漿由于礦粉填料的加入,形成了多組分聚合物,改變了瀝青的相態(tài)結(jié)構(gòu),特別是對于改性瀝青礦粉膠漿,由于瀝青、礦粉與SBS改性劑間的復(fù)雜的

5、相互作用,使其相態(tài)結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜。因此采用DMA方法對瀝青礦粉膠漿和改性瀝青礦粉膠漿的相態(tài)結(jié)構(gòu)研究,并且根據(jù)瀝青及瀝青礦粉膠漿的損耗因子tanδ計算出參數(shù)A,用來分析瀝青與膠漿的界面粘結(jié)程度,研究表明了改性瀝青礦粉膠漿的相態(tài)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。為了對瀝青的動態(tài)粘彈性能進行分析,對瀝青的動態(tài)粘彈性能的本構(gòu)關(guān)系進行了研究,分別采用了廣義Maxwell模型和分數(shù)階導(dǎo)數(shù)Maxwell模型對動態(tài)粘彈性能進行擬合,并對兩種模型的擬合結(jié)果進行分析。研究結(jié)