[发明专利]一种橡胶沥青老化性能的DMA测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及橡胶沥青老化性能的测试技术领域。

背景技术

沥青在使用过程中会受自然因素老化作用，从而造成沥青的粘度、延度、软化点等指标发生改变，进而使沥青路面的耐久性降低，缩短道路的使用寿命。因此研究沥青的耐老化机理，增强沥青耐老化性能，对提高沥青路面质量有重要意义。

美国SHRP 标准评价沥青的老化性能时，提出如下两种评价沥青性能的方法:

1、动态剪切流变仪试验(DSR)：① SHRP 研究者根据“消散的的能量”理论,将G ﹡/ sinδ确定为控制高温车辙的指标，G ﹡/ sinδ越大，抗车辙能力越强。②将G ﹡. sinδ确定为控制疲劳裂缝的指标，长期老化后试样的G ﹡.sinδ越小，结合料的抗疲劳性能越好。

2、弯曲流变仪(BBR)：SHRP 试验中控制沥青低温开裂的指标有两个：① 蠕变劲度S，即沥青抵抗荷载的能力，劲度值越小，其低温抗开裂能力越好；② m 值，即荷载作用时沥青劲度的变化率， m 值越大越好。

采用动态剪切流变仪(DSR) 进行试验，其前提条件是要保证沥青无论处于什么温度下，都必须满足线粘弹性条件。试验中的测试平板不能仅依据沥青是原样沥青、短期老化残渣还是压力老化的残渣来选择，而是应根据测试中复数模量的范围来定，另外沥青膜厚度对复数模量测试结果影响很大，厚度过薄，易受平行板的边界条件限制，不能真实反映沥青层间作用性能。且DSR 试验主要在常温或高温域(5～85℃以上)进行，而 BBR 试验只能在低温（-36～0℃）条件下进行。

动态热机械分析( DMA) 是指在程控温度下，测量物质在振动负荷下的动态模量和( 或) 力学损耗与温度关系（-170～600℃）的技术。

DMA通过橡胶沥青的结构、分子运动的状态来表征材料的特性，在实际应用中可用来测量橡胶沥青在一周期应力下，发生形变时的模量（刚性）和阻尼（能量损耗）特性，试验参数对橡胶沥青的性能表征具有一定的应用意义。

DMA 方法通常在小应变条件下测定，小应变条件符合路面变形规律；且 DMA 只需小试样就可以在宽频宽温条件下连续测定，在较短的时间内获得不同应力、应变、时间、温度和频率范围内沥青的动态力学性能。DMA的主要应用有：1）高聚物的玻璃化转变温度的测定；2）评价材料的耐寒性和低温韧性；3）评价材料的耐热性；4）未知材料的初步分析；5）表征高聚物材料的阻尼特性；6）评价材料耐环境能力。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前测试橡胶沥青老化性能方法的不足，提供一种更合理，更接近实际的简便有效测试方法。

本发明技术方案：将橡胶粉和沥青混合热熔后制成长、宽、高分别为60 mm、10 mm 、5 mm的矩形试样，然后将试样置于DMA仪器上，采用氮气气氛，温度扫描三点弯模式，以速率为5℃∕min的速度，将测试温度自常温降至-50℃、频率为1Hz，然后再以速率为5℃∕min的速度，将测试温度自-50℃升至50℃，进行试验。

本发明利用模具低温冷却得到矩形条状橡胶沥青，大小规格其符合德国NETZSCH公司生产的型号为DMA242C的动态热机械分析仪对试样的要求。本发明操作方法简单，有效、真实地模拟了橡胶沥青在动态荷载下的受力情况，测定了橡胶沥青老化过程中各种高聚物的各种转变，是评价高聚物的耐热性、耐寒性、相容性等的一种简便有效方法。

为了达到更真实的数据，避免气泡对测试数据的影响，本发明的矩形试样内无气泡。

具体的试样的制备方法是：将热熔后的胶粉和沥青混合后灌浇于模具内，所述模具的内表面长、宽、高分别为60 mm、10 mm 、5 mm，灌浇后在室温下自然冷却30～40 min后，刮除高于模具上表面的橡胶沥青，然后置于-5℃～0℃的冰柜中保温10～15 min后脱模取出试样。

自然冷却是为了让沥青内部热量均匀散发出去，冰箱冷却是为了保证试件在脱模时不变形，冷却时间依据公路工程沥青试验规程。

所述橡胶粉和沥青的混合质量比为18︰100，橡胶粉的细度为60目。

按照质量比为18︰100制备的橡胶沥青所具有的优点：（1）高温稳定性和低温抗裂性好,克服沥青路面夏天高温泛油、鼓包,冬天天气寒冷开裂的缺陷。（2）具有较强的降低路面应力的能力,可以有效地防止反射裂缝,显著延长沥青混合料的使用寿命。(3)密水性好,抗老化强等优点。总体来说橡胶改性沥青具有很好的高温稳定性、低温延展性、抗裂性和弹性，显著提高沥青路面行车的舒适度，使废旧橡胶粉得到充分利用有利于环境保护