2 纳米碳酸钙改性沥青性能试验
将基质沥青加热熔化, 按 8% ( 内掺) 的比例加 入纳米碳酸钙, 搅拌均匀, 然后按现行试验规程 [ 2 ] 的 方法, 测定其技术性能, 其结果见表 5。
表 5 基质沥青和纳米碳酸钙改性沥青技术性能试验结果
试验项目 针入度 0. 1 mm
(100 g, 5 s) 25℃ 15℃ 5℃ 25℃ 15℃ 5℃ A H 270
按照现行试验规程[ 2 ] 的方法, 进行了基质沥青 和纳米碳酸钙改性沥青两种类型混合料的马歇尔稳 定度试验, 其结果如表 6 所示。 从马歇尔稳定度来看, 纳米碳酸钙改性沥青混 凝土比普通沥青混凝土的稳定度有较大的提高。 312 车辙试验 按照现行试验规程[ 2 ] 的试验方法, 测定了两种 类型沥青混合料的动稳定度, 结果如表 7 所示。
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[2]
大的影响; 吸热峰大, 即吸热量大的沥青必定加热后 物理性质的改变程度大, 也即表现为热稳定性差。 从示差扫描量热 (D SC ) 试验结果看: 基质沥青 和纳米碳酸钙改性沥青的 D SC 曲线形状变化不大, 从常温到 90℃区间内均为一较宽的吸热峰, 但纳米 碳酸钙改性沥青的总吸热量比 基 质 沥 青 降 低 了 41195% , 说明其热稳定性能得到了明显的改善。 4. 2 纳米碳酸钙改性沥青原理初探 对于纳米粒子改性高分子材料的原理, 目前其理 论体系尚未建立, 有待进一步深入的研究, 现按相关理 论对纳米碳酸钙改性沥青的原理初步分析如下。 按照现行的沥青混合料强度理论认为[ 5 ]: 在沥 青混合料中, 沥青与矿料之间的作用是一个复杂的 物理—化学交互作用过程, 沥青与矿粉交互作用后, 沥青在矿粉表面产生化学组分的重新排列, 在矿粉 表面形成一层一定厚度的扩散溶剂膜, 在此膜厚度 以内的沥青称为 “结构沥青” , 在此膜厚度以外的沥 青称为 “自由沥青” 。 如果矿粉颗粒之间接触处是由 结构沥青膜所联结, 这样促成沥青具有更高的粘度 和更大的扩散溶化膜的接触面积, 因而可以获得更 大的粘聚力。 一般认为影响沥青混合料中结构沥青 数量的主要因素有: ( 1 ) 沥青的化学成份及化学性 质; ( 2) 矿粉的矿物成份及表面性质, 已有的研究认 为在石灰石粉表面能形成较为发育的吸附溶化膜, 因而使矿粉之间具有较高的粘聚力; ( 3) 矿粉的总表 面积的大小, 因结构沥青的形成主要是由于矿料与 沥青的交互作用, 而引起沥青化学组分在矿料表面 的重新分布, 所以在相同的沥青用量条件下, 矿料愈 细, 表面积愈大, 形成的结构沥青愈多, 因而沥青混 合料的粘聚力和强度也愈大。 依据上述原理, 在沥青 中掺入纳米碳酸钙是有利于提高沥青混合料的粘聚 力与强度的。 按照纳米粒子增强增韧塑料 ( 高分子材料) 的作 用原理认为 [ 1 ]: 纳米粒子与高分子材料之间既有物 理作用也有化学作用。 纳米粒子与高分子之间的物 理作用指的是它们之间存在范德华力; 换言之, 纳米 粒子存在于高分子链之间可以改变高分子链之间的 作用力。 纳米粒子尺寸与高分子链的尺寸已属于同 一数量级, 甚至纳米粒子尺寸更小。纳米粒子与高分子 链之间存在化学作用, 因为当粒子尺寸在1 ～ 100 nm 时, 粒子表面原子数大增, 由于量子隧道效应等原因 在粒子的表面形成活性很大的活性点 ( 即粒子表面 的原子处于不饱和状态) , 有孤独电子存在, 从而使
