LDHs对SBS沥青流变性能及微观结构的影响

LDHs对SBS沥青流变性能及微观结构的影响

付建红1，涂亮亮2，吴领2

(1.内蒙古自治区东部区高等级公路管理处，通辽 028000；

2.武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉 430070)

摘要：采用LDHs改性剂对SBS沥青进行改性，制备LDHs/SBS改性沥青，并对其流变性能和微观结构进行研究，探讨LDHs对SBS沥青性能的影响。试验结果表明，LDHs的加入使沥青的复合模量增大，相位角减小；通过X-ray射线衍射、红外光谱及光学显微镜分析可知LDHs只是分散在SBS沥青中，没有发生化学反应或形成插层结构。

关键词：LDHs;SBS沥青;流变性能;微观结构

doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2015.04.011

Abstract:This paper aimed at manufacturing LDHs modified SBS bitumen, and researched the properties and microstructure of LDHs/SBS modified bitumen, explored the influences of LDHs on the modified bitumen.The results indicated that the complex modulus of LDHs/SBS modified bitumen increased, while the phase angle decreased with the introduction of LDHs.Meanwhile, seen through the X-ray diffraction, optical microscope and infrared spectrometer, the structure of LDHs was dispersed in the SBS bitumen instead of intercalation.

收稿日期：2015-04-21.

作者简介：付建红(1967-), 高级工程师.E-mail:463035678@qq.com

Effect of LDHs on the Rheological Properties and

Microstructure of SBS Bitumen

FUJian-hong1,TULiang-liang2，WULing2

(1.Highway Management Office in Eastern Area of Inner Mongolia,Tongliao 028000, China;

2.School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)

Key words:LDHs;SBS bitumen;rheological property;microstructure

随着科技的发展和分析技术的进步，研究人员对水滑石的结构和物理性能做了大量研究， LDHs 所具有的独特结构和性能，使其在化工、环保、催化、吸附、建筑等领域展现了广阔的应用前景，已引起国内外学者的广泛关注[1，2]。近年来，利用LDHs紫外阻隔材料对紫外线的物理屏蔽和化学吸收的双重作用，来改善沥青的抗紫外作用能力，取得了显著的效果[3，4]。采用LDHs对SBS沥青进行改性，主要对复合改性沥青的流变性能和微观结构进行了研究。

1试验材料及试验方法

本试验中采用的LDHs基本性能见表1。LDHs典型的化学组成是Mg6Al2(OH)l6CO3·4H2O，结构类似于水镁石Mg(OH)2；沥青采用云南昆明壳牌沥青公司生产的SBS-II改性沥青，各项指标试验结果如表2所示。本试验采用LDHs对SBS沥青进行改性，并通过MCR-101型动态剪切流变仪(DSR)测量沥青的复合剪切模量和相位角，分析其流变性能；同时，利用X射线衍射分析仪、偏光显微镜和红外光谱仪对沥青的微观结构进行分析。

表1　LDHs的物理性能

表2　SBS改性沥青试验结果

2结果与分析

2.1　流变性能

采用MCR-101型动态剪切流变仪(DSR)测试沥青的动态剪切流变性能。从图1可以看出，随着LDHs的增加改性沥青的低温流动性逐渐降低，在含量小时并不明显，当LDHs添加量大于10%时沥青的复合模量急剧增大。低温流动性也将大幅度降低，低温抗裂性能越来越差。同时，材料的相位角δ随LDHs增加而降低，沥青的流动性降低了，通过流动的方式松弛材料收缩引起的拉应力的能力降低，增加低温裂缝的可能。

2.2　微观结构分析

2.2.1X-ray射线衍射分析

本试验利用XRD来表征LDHs改性沥青中LDHs的分散状态，图2是LDHs和LDHs改性SBS沥青的XRD衍射图谱。从图2可以看出，与LDHs的衍射峰相比加入到沥青的LDHs的衍射峰的衍射角度并没有发生变化，从而得出，LDHs的晶体结构没有发生改变，沥青分子没有插层到LDHs中去。

2.2.2偏光显微镜分析

图3是LDHs/SBS沥青的显微镜图像，a、b、c、d分别代表LDHs含量为3%、5%、10%、20%。从图3中可以看到LDHs分散比较均匀，团聚现象较少。从图3(c)和图3(d)图像上看到，10%的图像上就分布了很多颗粒，20%含量的改性沥青面上有太多颗粒，这样就会对沥青的性能产生很不利的影响，因此改性时不能添加太多LDHs。

2.2.3红外光谱分析

3结论

a.沥青的复合模量随LDHs的加入而增大，相位角降低，表明LDHs提高了沥青的弹性成分，减小了沥青的粘性成分。

b.对沥青微观结构分析表明，LDHs的晶体结构没有发生改变，基本均匀地分散在沥青中，团聚现象较少，没有形成插层或改变分子结构等化学变化，因此LDHs的加入不会对沥青分子结构产生损害。

参考文献

[1]景晓燕，郑崇辉，王慧颖，等.水滑石类化合物的研究现状及进展[J]. 应用科技, 2004, 31(10): 41-42.

[2]杨飘萍，宿美平，杨胥微，等. 尿素法合成高结晶度类水滑石[J]. 无机化学学报, 2003, 19(5): 485-489.

[3]黄永方，余剑英，董华均，等. LDHs对沥青老化性能的影响[C]. 第十三次全国石油沥青技术交流会, 2012.

[4]Wu S, Han J, Pang L, et al. Rheological Properties for Aged Bitumen Containing Ultraviolet Light Resistant Materials[J]. Construction and Building Materials, 2012, 33: 133-138.