Synergický účinek nano-organického palygorskitu na vlastnosti hvězdicového asfaltu modifikovaného SBS, část 2

3.3. Vodní stabilita asfaltu modifikovaného SBS směsí A-Pal

Kontaktní úhel čisté vody, formamidu a ethylenglykolu mezi asfaltem kolísá v různých stupních (tabulka 5). Povrchová volná energie a její složky ve vzorku směsného modifikovaného asfaltu byly vypočteny metodou OWRK (tabulka 6). Ve srovnání s výsledky asfaltu modifikovaného SBS se zvýšila povrchová volná energie asfaltu modifikovaného SBS smíchaného s A-Pal spolu s polární složkou. Disperzní složka nejprve stoupá a poté klesá. Práce adheze asfaltu modifikovaného SBS s příměsí A-Pal dosahuje maxima při množství A-Pal 1 % hmotn., což bylo o 15,6 procenta vyšší než u asfaltu právě modifikovaného SBS. A-Pal se vyznačuje vláknitou strukturou, která se může v modifikovaném asfaltu nepravidelně rozptýlit, zabránit vzniku trhlin v asfaltu a zvýšit stabilitu vody. S rostoucím obsahem A-Pal se vláknitý nanomateriál bude jevit jako nerovnoměrné aglomerace s nižší disperzí [34].

Glykosid cistanche může také zvýšit aktivitu SOD v srdeční a jaterní tkáni a významně snížit obsah lipofuscinu a MDA v každé tkáni, účinně zachycovat různé reaktivní kyslíkové radikály (OH-, H₂O₂ atd.) a chránit před způsobeným poškozením DNA. OH-radikály. Cystanche fenylethanoidové glykosidy mají silnou schopnost vychytávání volných radikálů, vyšší redukční schopnost než vitamín C, zlepšují aktivitu SOD v suspenzi spermií, snižují obsah MDA a mají určitý ochranný účinek na funkci membrány spermií. Polysacharidy Cistanche mohou zvýšit aktivitu SOD a GSH-Px v erytrocytech a plicních tkáních experimentálně senescentních myší způsobených D-galaktózou, stejně jako snížit obsah MDA a kolagenu v plicích a plazmě a zvýšit obsah elastinu. dobrý čisticí účinek na DPPH, prodlužuje dobu hypoxie u senescentních myší, zlepšuje aktivitu SOD v séru a oddaluje fyziologickou degeneraci plic u experimentálně senescentních myší Experimenty prokázaly, že Cistanche má dobrou antioxidační schopnost s buněčnou morfologickou degenerací a má potenciál být lékem k prevenci a léčbě nemocí stárnutí kůže. Zároveň má echinakosid v Cistanche významnou schopnost vychytávat volné radikály DPPH a má schopnost vychytávat reaktivní formy kyslíku a bránit volnými radikály indukované degradaci kolagenu a má také dobrý reparační účinek na poškození aniontů volnými radikály thyminu.

Klikněte na Cistanche Amazon

【Další informace:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:{0}}】

Přilnavost asfaltu k minerálům může být vyjádřena prací adheze, která může také odrážet odolnost vůči poškození vodou. Práce adheze byla vypočtena s kontaktním úhlem a povrchovou volnou energií pomocí rovnice (3), znázorněné na obrázku 3. Když byl asfalt modifikovaný SBS smíchán s 1 % hmotn. A-Pal, práce adheze modifikovaného asfaltu a testované tři minerální materiály byly vylepšeny. Mezi třemi minerály má alkalický vápenec nejlepší přilnavost k asfaltu modifikovanému směsí, ale přidání A-Pal poskytuje největší zlepšení přilnavosti s kyselým kamenivem žuly. Přídavek A-Pal zesiluje interakci mezi asfaltem a kamenivem a zlepšuje adhezní efekt, což je podobné jako v jiných studiích [10]. S dalším zvyšováním množství A-Pal vykazovala adheze asfaltu modifikovaného SBS s příměsí A-Pal a tří minerálních materiálů různé stupně poklesu. Přídavek A-Pal ovlivňuje především disperzní složku ve volné energii asfaltu modifikovaného SBS a vliv polární složky nebyl zřejmý [35]. V důsledku toho je vliv modifikovaného asfaltu na vápenec se silnou polaritou slabý. Se vzrůstajícím množstvím A-Pal ovlivňuje nerovnoměrný aglomerační fenomén přilnavost k modifikovanému asfaltu. S nárůstem obsahu se adhezní práce dále snižuje a adhezní výkon klesá.

Práce odlupování (Wasw) udává rychlost, jakou se asfalt spontánně odlupuje z povrchu minerálu. Wasw byl opakem Gibbsovy změny volné energie. Čím větší Wasw je, tím rychleji se asfalt odlupuje od povrchu minerálního materiálu a tím rychleji dochází k poškození vodou. Wasw bylo vypočítáno podle rovnice (5) a výsledky jsou uvedeny na obrázku 4. Alkalický kamenný vápenec má lepší schopnost proti odlupování a silnější odolnost proti poškození vodou v rozsahu testu. V mnoha výzkumných studiích bylo zmíněno, že alkalické kamenivo má dobrý spojovací účinek s asfaltem a zjevný účinek proti odlupování [18,20,27]. Pro různá množství A-Pal nebyl zřejmý účinek asfaltu a minerálních materiálů modifikovaných SBS se směsí A-Pal na exfoliační práci. Peelingová práce byla s každou dávkou stejná.

3.4. Odolnost proti stárnutí asfaltu modifikovaného SBS směsí A-Pal

3.4.1. Analýza krátkodobého stárnutí

Vzorky asfaltu po TFOT byly analyzovány pomocí MLR a ∆S a jsou znázorněny na obrázku 5. MLR modifikovaného asfaltu s obsahem A-Pal 5 % hm. byla 0,202 procenta , což bylo o 55,9 procenta nižší než u asfaltu modifikovaného SBS. Adsorpce a stínění A-Pal na lehkých složkách asfaltu snížilo tepelné těkání základního asfaltu a mělo zřejmý vliv na zlepšení krátkodobého stárnutí, které má podobný mechanismus proti stárnutí jako jílové minerály v asfaltu [32,35 ]. S rostoucím obsahem A-Pal se zdá, že ∆S nejprve klesá a poté se zvyšuje. ∆S s obsahem A-Pal 1 hm. procenta vykázala minimální hodnotu −0,3 ◦C, což může být způsobeno přidáním A-Pal vedoucím k rozkladu SBS během procesu krátkodobého stárnutí.

K hodnocení deformace asfaltu byly použity reologické indexy RAI a ZSVAI (obrázek 6 a tabulka 7). Vzhledem ke specifičnosti asfaltu modifikovaného SBS ve směsi A-Pal se polymer rozkládal a viskozita se během stárnutí snižovala. Mezitím byla koloidní struktura samotného asfaltu také snadno ovlivněna stárnutím, od solu po gel, a změní se také reologické vlastnosti asfaltu [36]. Oba indikátory vykazovaly stejný trend jako zvyšující se obsah A-Pal a vzorek s 1 % hmotn. A-Pal vykazuje lepší vlastnosti proti stárnutí.

3.4.2. Analýza dlouhodobého stárnutí

Dlouhodobé stárnutí v PAV při 100 ◦C podle specifikace AASHTO R28-09 bylo provedeno za účelem pochopení tepelného rozkladu SBS při vysokých teplotách [30]. Výsledky výpočtu RAI a ZSVAI jsou uvedeny na obrázku 7 a tabulce 8 a oba ukazatele vykazovaly stejný trend, ale na rozdíl od výsledků krátkodobého stárnutí. Po dlouhodobém stárnutí byly hodnoty RAI modifikovaného asfaltu s 3 % hmotn. a 5 % hmotn. nejnižší RAI, což znamená nejlepší vlastnost proti stárnutí. Povrch SBS v modifikovaném asfaltu byl potažen minerálním modifikátorem A-Pal jako bariérou, která může nejen snížit tepelné stárnutí asfaltové matrice, ale také snížit rozklad SBS stárnutím. V předchozích studiích, kdy byly minerální modifikátory aplikovány na asfalt, specifická geometrická omezení zpomalila stárnutí asfaltu, což ukazuje, že A-Pal byl pro asfalt prospěšný jako modifikátor [19].

3.4.3. Analýza výkonu proti únavě

Výsledky únavových zkoušek asfaltu modifikovaného SBS s příměsí A-Pal jsou uvedeny v tabulce 9. Vzorky asfaltu s nižší kritickou teplotou faktoru únavy se vyznačují lepší odolností proti únavě. A-Pal může do určité míry ovlivnit faktor únavy. 3 % hmotn. asfaltu modifikovaného SBS s příměsí APal se vyznačuje nižším faktorem únavy a lepší odolností proti únavě. Přidání A-Pal by mohlo zabránit růstu nukleací SBS a podpořit jednotnost systému asfaltové směsi, což má za následek zvýšenou odolnost proti únavě [35].

3.5. Nízkoteplotní stabilita asfaltu modifikovaného SBS směsí A-Pal

Po stárnutí TFOT plus PAV byl pro testování odolnosti proti trhlinám při nízkých teplotách použit asfalt s příměsí SBS modifikovaný A-Pal. Test BBR byl proveden při 0, −6, −12, −18 a −24 ◦C pro každé množství asfaltu modifikovaného SBS s příměsí A-Pal s hodnotou rychlosti dotvarování M uvedenou na obrázku 8. Čím vyšší je hodnota rychlosti tečení M v asfaltovém materiálu, tím menší je tahové napětí v materiálu a tím lepší je odolnost proti trhlinám při nízké teplotě v SHRP. Asfalt modifikovaný SBS s příměsí A-Pal má vyšší hodnotu M než asfalt modifikovaný SBS při testovacích teplotách 0, −6, −12 a −18 ◦C, což ukazuje na lepší pružnost a odolnost proti praskání . Když byla hodnota M větší než 0.3, hodnota rychlosti tečení M se zvýšila se zvyšujícím se obsahem A-Pal. Asfaltový materiál je křehký a tvrdý a odolnost proti praskání se zhorší, když je tuhost materiálu při tečení v ohybu příliš velká (méně než 30}0 MPa za 60 s, obrázek 8b) [37]. Vzhledem k vláknitému jednorozměrnému nano-minerálu poskytuje A-Pal určitý vyztužující účinek v asfaltu, modifikovaný asfalt se stává viskóznějším a creepová tuhost asfaltu modifikovaného SBS modifikovaným A-Pal byla v určitém rozsahu vyšší. Creepová tuhost každého množství asfaltu modifikovaného SBS s příměsí A-Pal se nezměnila, v zásadě zůstala na stejné úrovni v rámci zkušební teploty 0, -6 a -12 ◦C a stále splňovala specifikované požadavky na tuhost. Přidání A-Pal poskytlo určité zlepšení vlastností hvězdicového asfaltu modifikovaného SBS při nízkých teplotách.

4. závěr

Tento článek studuje především vlastnosti a mechanismus nano-organického palygorskitu hvězdicovitého asfaltu modifikovaného SBS. Výkon asfaltové matrice zlepšuje především SBS a sekundárně suplementace A-Pal. A-Pal pomáhá zvýšit stupeň bobtnání SBS polymeru a zlepšit stejnoměrnost polymeru v asfaltu a kompatibilita SBS polymeru s asfaltem byla do určité míry zlepšena. Kritická teplota faktoru vyjíždění 5 % hmotn. asfaltu modifikovaného SBS s příměsí A-Pal je o 20,8 procent vyšší než u asfaltu modifikovaného SBS, což má pozitivní vliv na zlepšení jeho vysokoteplotní stability a vlastností proti vyjíždění kolejí. . Přidáním vhodného množství A-Pal do asfaltu modifikovaného SBS lze zvýšit přilnavost modifikovaného asfaltu ke kamenivu a vodní stabilitu asfaltové směsi. Kromě toho může A-Pal snížit jak tepelné stárnutí asfaltové matrice, tak rozklad stárnutí hvězdicovitého SBS a jeho odolnost proti stárnutí se zvyšuje s rostoucím obsahem. Komplexní výkonnost 1 hmotn. procenta A-Pal-smíseného SBS-modifikovaného asfaltu má vynikající stabilitu vůči vodě a krátkodobému stárnutí a má mírné zlepšení stability při vysokých teplotách a při nízkých teplotách.

Příspěvky autora:Konceptualizace, JJ, SL a YG; metodologie, SL a YG; software, GQ; validace, JJ a GQ; formální analýza, YG, SL a YW; vyšetřování, YG a QG; zdroje, JJ; zpracování dat, HC a HL; psaní – příprava původního návrhu, SL a YW; psaní — recenze a úpravy, YG, JJ a XL; vizualizace, GQ; supervize, JJ; administrace projektu, JJ; získání finančních prostředků RL a JJ Všichni autoři si přečetli publikovanou verzi rukopisu a souhlasili s ní.

Financování: Tato práce byla podpořena National Natural Science Foundation of China (51704040, 5200041650), Huxiang Young Talents Program (2020RC3039), Training Program for Excelent Young Innovators of Changsha (kq2009014), Science and Technology Youth Talent Support Project of China Association, Čínská přírodní vědecká nadace provincie Hunan (2020JJ5736), vědecký výzkumný fond provinčního vzdělávacího oddělení Hunan (19A022), otevřený projekt státní klíčové laboratoře energetických materiálů šetrných k životnímu prostředí (19kfhg12) a klíčový program výzkumu a vývoje provincie Hunan (2019SK2171) .

Prohlášení o dostupnosti dat:Nezpracovaná data lze získat z poskytnutých grafů v SI nebo jsou na vyžádání k dispozici u autorů.

Střet zájmů:Autoři neprohlašují žádný střet zájmů.

Reference

1. Shaffie, E.; Ahmad, J.; Arshad, AK; Jaya, RP; Rais, NM; Shafii, MA Vztah mezi reologickými vlastnostmi asfaltového pojiva modifikovaného nanopolymery a trvalou deformací asfaltové směsi. Int. J. Integr. Ing. 2019, 11, 244–253. [CrossRef]

2. Jin, J.; Chen, B.; Liu, L.; Liu, R.; Qian, G.; Wei, H.; Zheng, J. Studie o modifikovaném bitumenu s kovem dopovaným nano-TiO2 pilířovým montmorillonitem. Materiály 2019, 12, 1910. [CrossRef]

3. Jiang, S.; Li, J.; Zhang, Z.; Wu, H.; Liu, G. Faktory ovlivňující výkonnost cementové emulgované asfaltové malty – přehled. Konstr. Stavět. Mater. 2021, 279. [CrossRef]

4. Jin, J.; Liu, S.; Gao, Y.; Liu, R.; Huang, W.; Wang, L.; Xiao, T.; Lin, F.; Xu, L.; Zheng, J. Výroba chladící asfaltové vozovky novým materiálem a jeho termodynamický model. Konstr. Stavět. Mater. 2021, 272, 121930. [CrossRef]

5. Yang, X.; Shen, A.; Guo, Y.; Wu, H.; Wang, H. Přehled nanovrstvých silikátových technologií aplikovaných na asfaltové materiály. Silnice. Mater. Chodník. 2020, 1–26. [CrossRef]

6. Redakční oddělení China Journal of Highway and Transport. Recenze na China's Pavement Engineering Research 2020. China J. Highw. Transp. 2020, 33, 1–66.

7. Hui, W.; Jue, L.; Feiyue, W.; Jianlong, Z.; Yiyang, T.; Yuhao, Z. Numerický výzkum vývoje lomu asfaltové směsi ve srovnání s akustickou emisí. Int. J. Pavement Ing. 2021. [CrossRef]

8. Jin, J.; Tan, Y.; Liu, R.; Zheng, J.; Zhang, J. Synergický efekt attapulgitu, kaučuku a diatomitu na organický asfalt modifikovaný montmorillonitem. J. Mater. Civ. Ing. 2019, 31, 04018388. [CrossRef]

9. Guo, M.; Tan, Y. Interakce mezi asfaltem a minerálními plnivy a její korelace s viskoelasticitou tmelů. Int. J. Pavement Ing. 2019, 22, 1–10. [CrossRef]

10. Zhang, J.; Wang, J.; Wu, Y.; Wang, Y.; Wang, Y. Příprava a vlastnosti organického palygorskitu SBR/organické palygorskitové směsi a asfaltu modifikovaného touto směsí. Konstr. Stavět. Mater. 2008, 22, 1820–1830. [CrossRef]

11. Frost, RL; Ding, Z. Termická analýza s řízenou rychlostí a diferenciální skenovací kalorimetrie sepiolitů a palygorskitu. Thermochim. Acta 2003, 397, 119–128. [CrossRef]

12. Gueye, RS; Davy, CA; Cazaux, F.; Ndiaye, A.; Diop, MB; Skoczylas, F.; Wele, A. Mineralogická a fyzikálně-chemická charakterizace provedení palygorskitu pro farmaceutické aplikace. J. Afr. Země. Sci. 2017, 135, 186–203. [CrossRef]

13. Zhang, P.; Tian, ​​N.; Zhang, J.; Wang, A. Účinky modifikace palygorskitu na superamfifobicitu a mikrostrukturu palygorskit@ fluorovaných polysiloxanových superamfifobních povlaků. Appl. Clay Sci. 2018, 160, 144–152. [CrossRef]

14. Qian, Y.; Geert, DS Zvýšení tixotropie čerstvých cementových past pomocí nanojílu v přítomnosti polykarboxylátetherového superplastifikátoru (PCE). Cem. Concr. Res. 2018, 111, 15–22. [CrossRef]

15. Sun, Y.; Zhang, Y.; Xu, K.; Xu, W.; Yu, D.; Zhu, L.; Xie, H.; Cheng, R. Tepelné, mechanické vlastnosti a nízkoteplotní chování vláknitých nano jílem vyztužených epoxidových asfaltových kompozitů a jejich betonů. J. Appl. Polym. Sci. 2015, 132. [CrossRef]

16. Zhang, H.; Zhang, L.; Li, Q.; Huang, C.; Guo, H.; Xiong, L.; Chen, X. Příprava a charakterizace kompozitního materiálu s fázovou změnou methylpalmitát/palygorskit pro akumulaci tepelné energie v budovách. Konstr. Stavět. Mater. 2019, 226, 212–219. [CrossRef]

17. Yang, D.; Peng, F.; Zhang, H.; Guo, H.; Xiong, L.; Wang, C.; Shi, S.; Chen, X. Příprava palygorskitového parafinového nanokompozitu vhodného pro skladování tepelné energie. Appl. Clay Sci. 2016, 126, 190–196. [CrossRef]

18. Zhang, J.; Wang, J.; Wu, Y.; Sun, W.; Wang, Y. Výzkum termoreologických vlastností a stability SBR modifikovaných asfaltů obsahujících palygorskitový jíl. J. Appl. Polym. Sci. 2009, 113, 2524–2535. [CrossRef]

19. Jin, J.; Gao, Y.; Wu, Y.; Liu, S.; Liu, R.; Wei, H.; Qian, G.; Zheng, J. Reologické a adhezní vlastnosti nanoorganického palygorskitu a lineárního SBS na kompozitním modifikovaném asfaltu. Prášek Technol. 2021, 377, 212–221. [CrossRef]

20. Tu, Z.; Jing, G.; Sun, Z.; Zhen, Z.; Li, W. Vliv nanokompozitu attapulgit/EVA na tokové chování a krystalizaci vosku modelového oleje. J. Dispersion Sci. Technol. 2018, 39, 1280–1284. [CrossRef]

21. Jin, J.; Gao, Y.; Wu, Y.; Li, R.; Liu, R.; Wei, H.; Qian, G.; Zheng, J. Hodnocení výkonnosti povrchově organického roubování na palygorskitové nanovlákno pro modifikaci asfaltu. Konstr. Stavět. Mater. 2021, 268, 121072. [CrossRef]

22. Shan, L.; Xie, R.; Wagner, NJ; On, H.; Liu, Y. Mikrostruktura čistého a SBS modifikovaného asfaltového pojiva pomocí maloúhlového rozptylu neutronů. Palivo 2019, 253, 1589–1596. [CrossRef]

23. AASHTO T315-05. Standardní zkušební metoda pro stanovení reologických vlastností asfaltového pojiva za použití dynamického smykového reometru; Americká asociace státních úředníků pro dálnice a dopravu: Washington, DC, USA, 2005.

24. Elnasri, M.; Airey, G.; Thom, N. Vyvíjení testu vícenásobného napětí-deformace tečení (MS-SCR). Mech. Časově závislé. Mater. 2019, 23, 97–117. [CrossRef]

25. Sybilski, D. Nulová smyková viskozita asfaltového pojiva a její vztah k odolnosti asfaltové směsi proti vyjíždění. Transp. Res. Rec. 1996, 1535, 15–21. [CrossRef]

26. Tanzadeh, J.; Otadi, A. Testování a hodnocení vlivu přidání vláken a nanomateriálů na zlepšení výkonnostních vlastností tenkého povrchového asfaltu. J. Test. Eval. 2018, 47, 654–677. [CrossRef]

27. Alvarez, AE; Ovalles, E.; Martin, AE Porovnání systémů asfalt-kaučuk-kamenivo a polymerem modifikovaný asfalt-kamenivo z hlediska povrchové volné energie a energetických indexů. Konstr. Stavět. Mater. 2012, 35, 385–392. [CrossRef]

28. Kakar, MR; Hamzah, MO; Akhtar, MN; Woodward, D. Hodnocení citlivosti asfaltových pojiv modifikovaných chemickou přísadou na bázi povrchově aktivních látek bez povrchové energie a vlhkosti. J. Cleaner Prod. 2016, 112, 2342–2353. [CrossRef]

29. Alvarez, AE; Espinosa, LV; Perea, AM; Reyes, OJ; Paba, IJ Kvalita přilnavosti třískových těsnění: Porovnání a korelace testu strippingu, testu varu vody a energetických parametrů z povrchové volné energie. J. Mater. Civ. Ing. 2019, 31, 04018401. [CrossRef]

30. AASHTO R28-09. Standardní postup pro urychlené stárnutí asfaltového pojiva pomocí tlakové nádoby pro stárnutí; Americká asociace státních úředníků pro dálnice a dopravu: Washington, DC, USA, 2009.

31. AASHTO T313-12. Stanovení ohybové tuhosti asfaltového pojiva pomocí ohybového reometru (BBR); Americká asociace státních úředníků pro dálnice a dopravu: Washington, DC, USA, 2012.

32. Jin, J.; Tan, Y.; Liu, R.; Lin, F.; Wu, Y.; Qian, G.; Wei, H.; Zheng, J. Strukturní charakteristiky organického bentonitu a účinky na reologické a stárnutí asfaltu. Prášek Technol. 2018, 329, 107–114. [CrossRef]

33. Voorhees, PW Teorie ostwaldského zrání. J. Stat. Phys. 1985, 38, 231–252. [CrossRef]

34. Wang, H.; Yang, Z.; Zhan, S.; Ding, L.; Jin, K. Únavové vlastnosti a model asfaltové směsi vyztužené polyakrylonitrilovými vlákny. Appl. Sci. 2018, 8, 1818. [CrossRef]

35. Behnood, A.; Modiri Gharehveran, M. Morfologie, reologie a fyzikální vlastnosti polymerem modifikovaných asfaltových pojiv. Eur. Polym. J. 2019, 112, 766–791. [CrossRef]

36. Zhang, H.; Chen, Z.; Xu, G.; Shi, C. Hodnocení chování při stárnutí asfaltových pojiv prostřednictvím různých reologických indexů. Palivo 2018, 221, 78–88. [CrossRef]

37. Pszczola, M.; Jaczewski, M.; Rys, D.; Jaskula, P.; Szydlowski, C. Hodnocení nízkoteplotních vlastností asfaltové směsi ve zkoušce creepu ohybovým nosníkem. Materiály 2018, 11, 100. [CrossRef] [PubMed]

【Další informace:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:{0}}】