Độ dày và tương tác giao diện giữa nhựa đường và các chất độn khoáng

Matériaux et constructions - Tập 47 - Trang 605-614 - 2013
Yiqiu Tan1, Meng Guo1
1School of Transportation Science and Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin, China

Tóm tắt

Để cải thiện hiệu suất đường của hỗn hợp nhựa đường, cấu trúc và tương tác giao diện của nhựa đường mastic - thành phần quan trọng nhất của hỗn hợp nhựa đường - đã được nghiên cứu. Độ dày giao diện của nhựa đường mastic được tính toán dựa trên sự thay đổi giá trị nhiệt dung riêng trong quá trình chuyển tiếp thủy tinh. Tỉ lệ thể tích phê duyệt của nhựa đường mastic đã được xác định cho mỗi sự kết hợp giữa nhựa đường và chất độn bằng cách sử dụng kỹ thuật chiếu hai điểm đơn giản dựa trên độ giãn nở tương đối nghịch. Tham số tương tác giao diện được đề xuất dựa trên mô hình nhũ tương Palierne đã được sửa đổi, và các yếu tố ảnh hưởng của nó đã được phân tích. Các kết quả cho thấy lớp giao diện giữa nhựa đường và chất độn nằm ở quy mô nanomet, dày lên khi tỉ lệ thể tích chất độn tăng, và chất độn granite có lớp giao diện dày nhất. Nhiệt độ càng cao, tỉ lệ thể tích phê duyệt càng nhỏ. Khi nhiệt độ dưới 45 °C, thứ tự xếp hạng các tỉ lệ thể tích phê duyệt của nhựa đường mastic như sau: đá vôi > andesite > granite. Khi nhiệt độ cao hơn 45 °C, sự phân biệt tỉ lệ thể tích phê duyệt không rõ ràng. Giá trị B có thể đại diện chính xác cho tương tác giữa nhựa đường và chất độn. Thứ tự tương tác giao diện giữa nhựa đường và các chất độn khác nhau như sau: granite > andesite > đá vôi. Nhiệt độ càng cao (hoặc chất độn càng mịn), thì tương tác giao diện càng mạnh.

Từ khóa

#nhựa đường #mastic #tương tác giao diện #chất độn khoáng #nhiệt độ #tỉ lệ thể tích

Tài liệu tham khảo

Ouyang CF, Wang SF, Zhang Y, Zhang YX (2006) Thermo-rheological properties and storage stability of SEBS/kaolinite clay compound modified asphalts. Eur Polym J 42(2):446–457 Yu JY, Wang L, Zeng X, Wu SP, Li B (2007) Effect of montmorillonite on properties of styrene-butadiene-styrene copolymer modified bitumen. Polym Eng Sci 47(9):1289–1295 You ZP, Mills-Beale J, Foley JM, Roy S, Odegard GM, Dai QL, Goh SW (2011) Nanoclay-modified asphalt materials: preparation and characterization. Constr Build Mater 25(2):1072–1078 Tan YQ, Li ZH, Zhang XY, Dong ZJ (2010) Research on high- and low-temperature properties of asphalt-mineral filler mastic. J Mater Civ Eng 22(8):811–819 Kim YR, Little DN (2004) Linear viscoelastic analysis of asphalt mastics. J Mater Civ Eng 16(2):122–132 Yin HM, Lai B (2012) Visco-elastic characterisation of zeolite modified asphalt binder considering phase transformation and air void interaction. Road Mater Pavement Des 13(2):279–299 Zhang JP, Pei JZ, Wang BG (2011) Micromechanical-rheology model for predicting the complex shear modulus of asphalt mastic. Adv Build Mater 168:523–527 Liu Y, You ZP (2011) Accelerated discrete-element modeling of asphalt-based materials with the frequency-temperature superposition principle. J Eng Mech 137:355–365 Zhou XF, Wang SY, Zhou C (2012) Thermal conduction and insulation modification in asphalt-based composites. J Mater Sci Technol 28(3):285–288 Shu X, Huang BS (2008) Micromechanics-based dynamic modulus prediction of polymeric asphalt concrete mixtures. Composites 39:704–713 Wei PJ, Huang ZP (2004) Dynamic effective properties of the particle-reinforced composites with the viscoelastic interphase. Int J Solids Struct 41:6993–7007 Matzenmiller A, Gerlach S (2004) Micromechanical modeling of viscoelastic composites with compliant fiber–matrix bonding. Comput Mater Sci 29:283–300 Zhu XY, Chen L (2012) Numerical prediction of elastic modulus of asphalt concrete with imperfect bonding. Constr Build Mater 35:45–51 Ramanathan K, Stallings RL, Newsome JR (1991) An ultrasonic technique for the measurement of adhesion of asphalt to aggregate. J Adhes Sci Technol 5(3):181–190 Perry LM, Whidbee B, Robets S (1994) SHRP-A-341: Fundamental properties of asphalt-aggregate interactions including adhesion and absorption: adsorption and desorption of asphalt models from MRL aggregates. Strategic Highway Research Program, National Research Council, Washington, DC Bhasin A, Little D (2006) Characterizing surface properties of aggregates used in hot mix asphalt. Texas A&M, College Station Cheng D (2002) Surface free energy of asphalt-aggregate system and performance analysis of asphalt concrete based on surface free energy. Texas A&M University, College Station Huang SC, Robertson RE (2006) Rheology of thin asphalt films in contact with aggregate. Road Mater Pavement Des 7(2):179–199 Ibrarra L, Panos D (1998) Dynamic properties of thermoplastics styrene butadiene styrene (SBS) and oxidized short carbon fiber composite materials. J Appl Polym Sci 67(10):1819–1826 Ziegel KD, Romanov A (1973) Modulus reinforcement in elastomer composites. I. Inorganic fillers. J Appl Polym Sci 17(4):1119–1131 Tan YQ, Li XL, Zhou XY (2010) Interactions of granite and asphalt based on the rheological characteristics. J Mater Civ Eng 22(8):820–825 Chua PS (1987) Dynamic mechanical analysis studies of the interface. Polym Compos 8:308–313 Babich VF, Lipatov YS (1982) On shift and resolubility of relaxation maxima with change in properties of the boundary polymer layer in composites materials. J Appl Polym Sci 27:53–62 Oconnell PA, McKenna GB (1997) Large deformation response of polycarbonate: time-temperature, time-aging time, and time-strain superposition. Polym Eng Sci 37(9):1485–1495 O’Connell PA, McKenna GB (2002) The non-linear viscoelastic response of polycarbonate in torsion: An investigation of time-temperature and time-strain superposition. Mech Time Depend Mater 6(3):207–229 Hatzigrigoriou NB, Vouyiouka SN, Joly C, Dole P, Papaspyrides CD (2012) Temperature-humidity superposition in diffusion phenomena through polyamidic materials. J Appl Polym Sci 125(4):2814–2823 Cappella B, Stark W (2006) Adhesion of amorphous polymers as a function of temperature probed with AFM force-distance curves. Colloid Interface Sci 296(2):507–514 Lipatov YS (1988) Colloid chemistry of polymers. Elsevier, Amsterdam Airey G, Rahimzadeh B, Collop A (2003) Linear viscoelastic performance of asphaltic materials. Road Mater Pavement 4(3):269–292 Taylor R (2007) Surface interaction between bitumen and mineral fillers and their effects on the rheology of bitumen-filler mastics. University of Nottingham, Nottingham, pp 38–40 Faheem AF, Bahia HU (2010) Modeling of asphalt mastic in terms of filler-bitumen interaction. Road Mater Pavement 11:281–303 Palierne JF (1990) Linear rheology of viscoelastic emulsions with interfacial-tension. Rheol Acta 29(3):204–214 Graebling D, Muller R (1991) Determination of interfacial-tension of polymer melts by dynamic shear measurements. Colloid Surf 55:89–103 Einstein A (1911) Berichtigung zu meiner Arbeit: Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen. Ann Phys 339(3):591–592 Dickie RA (1973) Heterogeneous polymer–polymer composites. I. Theory of viscoelastic properties and equivalent mechanical models. J Appl Polym Sci 17(1):45–63 Graebling D, Muller R (1990) Rheological behavior of polydimethylsiloxane polyoxyethylene blends in the melt-emulsion model of 2 viscoelastic liquids. J Rheol 34(2):193–205 Graebling D, Benkira A, Gallot Y (1994) Dynamic viscoelastic behavior of polymer blends in the melt-experimental results for PDMS POE-DO, PS PMMA and PS PEMA blends. Eur Polym J 30(3):301–308 Graebling D, Muller R, Palierne JF (1993) Linear viscoelastic behavior of some incompatible polymer blends in the melt-interpretation of data with a model of emulsion of viscoelastic liquids. Macromolecules 26(2):320–329 Friedrich C, Gleinser W (1995) Comparison of sphere-size distributions obtained from rheology and transmission electron-microscopy in PMMA/PS blends. J Rheol 39(6):1411–1425 Delaby I, Ernst B (1994) Droolet deformation in polymer blends during uniaxial elongational flow-influence of viscosity ratio for large capillary numbers. J Rheol 38(6):1705–1720 Bousmina M, Muller R (1993) Linear viscoelasticity in the melt of impact PMMA-influence of concentration and aggregation of dispersed rubber particles. J Rheol 37(4):663–679 Brahimi B, Ait-Kadi A, Ajji A, Jerome R, Fayt R (1991) Rheological properties of copolymer modified polyethylene polystyrene blends. J Rheol 35(6):1069–1091 Vignaux-Nassiet V, Allal A, Montfort JP (1998) Emulsion models and rheology of filled polymers. Eur Polym J 34(3–4):309–322 Nguyen-Thuc BH, Maazouz A (2002) Morphology and rheology relationships of epoxy/core-shell particle blends. Polym Eng Sci 42(1):120–133 Choi JH, Ryu JH, Kim SY (2000) A linear viscoelastic model of matrix/core-shell modifier polymer blends. J Polym Sci Part B Polym Phys 38(7):942–953 Choi JH, Ryu JH, Kim SY (2000) Linear viscoelastic behavior of acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) polymers in the melt: interpretation of data with a linear viscoelastic model of matrix/core-shell modifier polymer blends. Korea-Australia Rheol J 12(2):135–141