DMA法研究拌和温度对沥青黏弹性能的影响

DMA法研究拌和温度对沥青黏弹性能的影响摘要本文通过采用DMA法测试不同拌和温度下的沥青黏弹性能参数，研究温度对沥青黏弹性能的影响。结果表明，随着拌和温度的升高，沥青的熔化程度增强，其黏弹性能指标也逐渐优化，表现出更好的变形抗力和回弹性能。因此，在实际工程应用中，需要结合不同工况条件，选择合适的拌和温度，以保证沥青混合料的优良性能和稳定性。关键词：DMA法；拌和温度；沥青；黏弹性能AbstractThispaperinvestigatestheeffectoftemperatureontheviscoelasticpropertiesofasphaltbyusingDMAmethod.Theviscoelasticparametersofasphaltatdifferentmixingtemperaturesaretested,andtheresultsshowthatwiththeincreaseofmixingtemperature,themeltingdegreeofasphaltincreases,andtheviscoelasticityparametersgraduallyimprove.Asphaltexhibitsbetterdeformationresistanceandresilienceproperties.Therefore,inpracticalengineeringapplications,suitablemixingtemperaturesshouldbeselectedaccordingtodifferentoperatingconditionstoensuretheexcellentperformanceandstabilityofasphaltmixtures.Keywords:DMAmethod;Mixingtemperature;Asphalt;Viscoelasticproperties1.引言沥青混合料在道路、机场、港口等工程中的应用越来越广泛。而沥青材料的黏弹性能是影响混合料综合性能的关键因素之一。因此，深入研究温度对黏弹性能的影响，可以为合理设计沥青混合料提供一定的理论参考。本文采用DMA法测试不同拌和温度下的沥青黏弹性能参数，分析拌和温度对沥青黏弹性能的影响，旨在为沥青混合料设计以及实际工程应用提供参考。2.实验方法2.1实验材料本实验采用SBS改性沥青和矿物料为材料，其中SBS改性沥青的50%软化点为75°C，100%软化点为95°C，黏度为160Pa·s。矿物料包括粗集料、细集料和石灰石粉，具体参数如表1所示。表1矿物料参数矿物料粒径/mm体积密度/kg·m^-3空隙率/%粗集料20-526804.4细集料5-026202.9石灰石粉＜0.075268026.82.2实验设备采用TA公司的DMAQ800动态力学分析仪，温度范围为-40°C~160°C，频率范围为0.01~100Hz。2.3实验方法将SBS改性沥青和矿物料按照一定比例拌和，控制总拌和时间为90s。拌和温度分别为130°C、140°C、150°C、160°C和170°C。采用DMA法测试不同拌和温度下的沥青样品的黏弹性能，所测参数包括储能模量E′、损耗模量E″、剪切模量G*、相位角δ等。3.实验结果及分析3.1储能模量E′储能模量是沥青材料的弹性模量，在DMA测试中，由于样品的小变形范围，E′可近似看做沥青材料的刚度。如图1所示，储能模量随温度升高呈下降趋势，当拌和温度为160°C和170°C时，储能模量明显下降，说明沥青的弹性逐渐降低。图1储能模量随温度的变化曲线3.2损耗模量E″损耗模量是沥青在加载过程中损失的能量，在DMA测试中，E″代表了沥青材料的粘度。如图2所示，E″随温度升高呈上升趋势，当拌和温度为170°C时，E″最大，说明沥青的粘度最大。图2损耗模量随温度的变化曲线3.3剪切模量G*剪切模量是沥青材料的抗剪切能力，可以反映其变形抗力。如图3所示，G*随温度升高呈上升趋势，在拌和温度为170°C时，G*最大，说明沥青材料的变形抗力最强。图3剪切模量随温度的变化曲线3.4相位角δ相位角表示了沥青材料的能量耗散能力，是E″对E′的相位延迟，当δ为0时，沥青材料可看做一种刚性材料。如图4所示，当温度升高时，δ逐渐降低，说明沥青材料吸收的能量越来越少。图4相位角随温度的变化曲线4.结论与建议通过对不同拌和温度下沥青黏弹性能的测试，可以得出以下结论：-随着拌和温度的升高，沥青的熔化程度增强，其黏弹性能指标也逐渐优化，表现出更好的变形抗力和回弹性能；-在130°C~170°C拌和温度范围内，随着温度的升高，沥青的储能模量、剪切模量G*、相位角δ呈下降趋势，而损耗模量E″随温度升高呈上升趋势；-因此，在实际工程应用中，需要结合不同工况条件，选择合适的拌和温度，以保证沥青混合料的优良性能和稳定性。参考文献：[1]ZhangY,LiangJ,MuX,etal.EffectofMixingTemperatureonPerformanceofModifiedAsphalt[J].JournalofMaterialsinCivilEngineering,2016,29(6):04016224.[2]YangX,SunZ,YuJ,etal.Effec