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不同制样方法对沥青微观测试的影响

更新时间:2009-03-28

目前,许多学者利用原子力显微镜研究沥青的微观变化对宏观性能的影响。材料的微观结构决定其宏观性能。通过对沥青材料的微观与宏观进行对比分析,寻求它们之间的联系,以期在沥青应用过程中进行性能变化的预测,并及时采取应对措施。原子力显微镜(atomic force microscope,简称为AFM )在实际环境中、溶液中及真空中均可进行试验,并且具有高分辨率(纳米级)和可探测力精确(10-9N)等优势,已成为学者们对沥青材料进行微观观测的工具之一[1]

永光活性湖兰G在染色时加入适量的元明粉,可以促进染料上染。但是过量的电解质会造成染色不匀,引起染料聚集和沉淀同时带来环境污染,因此从经济和环境因素考虑要加入适量的元明粉。本实验通过改变元明粉用量,分别为20 g/L、30 g/L、40 g/L、50 g/L、60 g/L,研究不同元明粉质量浓度对棉条染色深度的影响。染色工艺见表1、实验结果见表2。

原子力显微镜自发明以来得到了众多学者的关注。Loeber[2]等人采用高温加热沥青制备方法,利用AFM首次发现峰状结构。Arifuzzaman[3]将耐高温胶带粘在玻璃板两侧作为模具进行制样,观测沥青与修饰探针之间的粘附力,以此评价其粘附性性能。Allen[4]等人采用溶剂方法制备样品,研究沥青微观分子与其宏观力学之间的关系。Masson[5-6]等人将载玻片加热至115 ℃后,再将沥青加热至熔融,自然形成一定尺寸的圆形薄膜,观测沥青微观形态和低温时分子变化特性等。王鹏[7]等人将沥青加热至160 ℃,直接浇注在载玻片上,室温冷却后探究沥青微观蜂状结构的成因。樊钊甫[8]采用一定尺寸的模具进行制样,分别研究沥青老化的微观状态特性和沥青与集料之间的粘附情况。目前,国内、外学者对沥青微观结构和力学性能进行了许多研究,但样品制备方法尚未统一,而制样方法对试验结果会产生很大的影响[9]。为了更好地研究沥青的微观性能,作者拟通过对几种不同的制样方法进行试验和分析比较。

1 试验方案

本试验采用70#石油沥青,并按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTG E20-2011)》进行试验,其主要性能指标参数为:25 ℃针入度72 (0.1 mm),15 ℃延度>100 mm,软化点51 ℃, 60 ℃ 粘度225.0 Pa·s,密度1.036 g/cm3

为保证样品的重现性,将沥青放入130 ℃烘箱中,加热至熔融状态,并搅拌沥青,使其成均匀状态,任取一部分沥青进行制样。其方法为:

1) 溶剂方法:取1.5 g沥青,分别与3,10和15 mL的三氯乙烯(或甲苯或二硫化碳等)溶剂相溶,不断地搅拌,使沥青完全溶于溶剂中。用胶头滴管吸取少量沥青溶液,在盖玻片上分别滴3滴,放入105 ℃烘箱中20 min(使溶剂蒸发)后,取出样品,放置在干燥器中备用。

2) 酒精灯加热方法:取一滴熔融沥青滴在盖玻片上,并放置在铁片上,在酒精灯火焰上方约 10 cm (经检测,温度在150 ℃左右浮动)进行加热,并不断摇晃,使其摊铺成较薄的沥青膜。

随着时代的发展,马克思主义思想中的生态哲学愈来愈得到人们的重视。曾繁仁的生态美学思想就是继承发展了马克思恩格斯唯物实践存在论中的生态理论。通过对马克思恩格斯创立的实践观的研究,证明了其是一种富有革命精神的生态人文主义,具有浓郁的生态内涵,因此我们把它作为现阶段建设生态观和生态审美观的理论基础是完全可行的。

3) 烘箱加热法:先利用粘性较小、较薄且剪成一定形状的锡箔纸贴在盖玻片四周,再取少量熔融沥青滴在胶带一侧,并将其粘在铁片上,沥青在贴片上方以1∶4的坡度放入130 ℃的烘箱中 10 min 后,取出样品,揭掉锡箔纸即可。

1) 利用三氯乙烯等溶剂制备样品,会使沥青分子结构产生难以恢复的破坏,且随着溶剂掺量比例的增加,其破坏程度增加,对定性分析沥青微观分子组成和分布形态会产生较大的影响,不推荐采用该方法制备样品。

2 试验结果及数据分析

2.1 溶剂方法的分析

以三氯乙烯作溶剂制得的样品为例进行分析。沥青质量与溶剂体积的比例为1.5 g∶3 mL,1.5 g∶10 mL及1.5 g∶15 mL的相位如图1所示,其对应的形貌如图2所示。

从图1中可以看出,当溶剂掺量较低时,观测到沥青表面为峰状结构,但随着溶剂的增加,蜂状结构会消失。从图2中可以看出,沥青表面由凸凹状逐渐向下凹状转变,表明三氯乙烯会使沥青分子结构产生破坏。将样品放置一段时间后,对原样品再次试验,其图像与图1和图2相似,表明溶剂会使沥青分子结构产生不可恢复的破坏。后又对甲苯和二硫化碳溶剂分别进行了试验,得出其他溶剂也会使沥青分子结构产生破坏。因此,不推荐该方法作为试验样品的制备方法。

2.2 酒精灯加热方法的分析

先对采用酒精灯加热方法制得平行样品并进行轻敲模式试验,获取相位图并将其中两幅进行分析,如图3所示。

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图1 相位图Fig. 1 Phase diagram

2.3 烘箱加热方法的分析

也有学者采用直接烘箱加热的试验方法。将熔融沥青直接滴在玻片上,放入150 ℃烘箱中一定时间,待沥青自然流淌至一定直径时即可。试验中发现,少量沥青在150 ℃时难以摊铺,且平行试验摊铺厚度不一。本试验采用的烘箱加热方法是在原有的试验方法基础上进行了改进的,保证了沥青厚度与胶带厚度的一致,易操作、重现性好。加热温度恒定会对沥青老化的影响小些。

从图4,5中可以看出,制备2个样品均可测得分布相似的蜂状结构,且大小、形状接近。对每组样品进行不同位置的重复试验时,均可得到相似图像。经测量,1#和2#中蜂状结构的最大高度分别为51.3 nm和36.5 nm,最低深度分别为 47.7 nm 和48.5 nm,表面粗糙度分别为5.31 nm和5.05 nm。发现它们的偏差较小,即样品的重复性好。比较图3,4发现,图4中蜂状结构尺寸相对较小,而沥青老化后,蜂状结构将出现数量减少、形状变长的现象[4],再次表明酒精灯加热方法会使得沥青产生老化的现象。

  

图2 形貌图Fig. 2 Topography

原子力显微镜操作模式有轻敲和接触等模式。利用轻敲模式,可获取材料微观三维形貌图和对应的相位图。相位图中图像的差异代表不同分子所呈现的状态,相位图是原子力显微镜判定物质中组成成分选用的参考图。因此,本研究将相位图的分析作为试验结果评价的参数,分析同种沥青中不同制样方法是否对沥青样品的分子结构产生影响。接触模式可测得样品与探针之间的粘附力。因此,本试验选用粘附力作为制样方法分析的辅助参数,用来评价不同制样方法的力学变化。本研究采用KEYSIGHT公司Agilent 5500型号原子力显微镜进行所有试验观测。

采用烘箱加热方法制备样品,其相位和形貌分别如图4,5所示。

  

图3 酒精灯制样方法相位图Fig. 3 Phase diagram for alcohol lamp preparation method

  

图4 烘箱法相位图Fig. 4 Phase diagram for oven heating method

  

图5 烘箱法三维图Fig. 5 Three-Dimensional map of oven heating method

因此,推荐使用烘箱加热方法制备样品。

[4] Allen R G,Little D N,Bhasin A.Structural characterization of micromechanical properties in asphalt using atomic force microscopy[J].Journal of Materials in Civil Engineering,2012,24(10):1317-1327.

当前,宿迁市电子商务产业的发展,尤其是农村地区同质化严重,缺乏自身特色和品牌,且相互之间的恶性竞争严重阻碍了农村电商的发展。在经济新常态的背景下,亟需进行电商产业的转型升级。

对不同制样方法制得的样品进行最大粘附力测试,并对数据进行统计,选取一定的置信区间后取平均值。对样品粘附力测试并在95%置信区间取平均值的结果,见表1。从表1中可以看出,制样方法的不同对其粘附力的影响不大。随着溶剂掺量的增加,其总体规律是粘附力有变小的趋势;由于在制样过程中,若采用酒精灯加热方法,会使得老化程度不同,对粘附力测试有影响,但从数据来看,其偏差仅为5%左右。若采用烘箱加热方法,烘箱温度的降低时,其粘附力呈现降低的趋势,其原因与沥青膜厚度有一定关系[11]。对3种不同制备方法进行力学分析时,其测试结果总体偏差并不大,若要精确地探究粘附力变化趋势,仍需要进一步对不同沥青和试验条件进行调整。

 

表1 粘附力总汇Table 1 Adhesion summary

  

制样方法粘附力/nN三氯乙烯3mL476.317三氯乙烯10mL456.235三氯乙烯15mL443.154酒精灯1#459.246制样方法粘附力/nN酒精灯2#471.327130℃30min453.666120℃30min440.953110℃30min428.103

3 结论

在制样过程中,对烘箱温度和时间的控制进行对比试验时,温度较低或者时间较短易出现沥青自然流淌不均的现象。本试验选用放入 130 ℃ 烘箱中30 min为宜。用每种制样方法至少制3个样品。在制样后,用肉眼进行观察。若样品出现明显的厚度不均匀,则舍弃,重新制样。

从图3中可以看出,它们都出现蜂状结构。通过比较发现,蜂状结构的形状相差较大。经测量,1#和2#中蜂状结构的最大长度分别为3.909 μm和3.019 μm, 宽分别为0.493 μm和0.766 μm,表面粗糙度分别为4.85 nm和6.64 nm。对其差异性进行比较分析,其产生的原因是在加热过程中沥青已经老化,但试验过程中酒精灯温度存在着一定的变化而造成老化程度不一。且每次制样过程中沥青质量和加热后摊铺面积不一样,沥青膜厚度不均匀,而沥青膜厚度对沥青微观分子分布会产生一定的影响[10],故也不推荐该方法作为试验样品的制备方法。

2) 由于酒精灯加热方法的试验温度可控性差、容易老化、制样重复性差且制备样品厚度不一,对分析沥青微观分子分布和粘附力测试会产生影响,因此,不推荐采用该方法制备样品。

图3(b)为使用传输线(TLM)原理测得的Al/Si间接触电阻(Rc),图3(b)的内嵌图为测试Rc所用器件示意图,图中Al电极两两间距为100,200,…,600 μm,测试时每次连接相邻的两个电极计算电阻,获得的电阻Rtot可表示为[20]

3) 由于烘箱加热方法制备样品的温度恒定、老化影响小、重复性高、沥青样品厚度较薄且均一,且在样品进行表面轻敲模式试验中的定性分析沥青微观分子组成、状态及变化和定量分析表面纹理均具有良好的效果,因此,推荐在130 ℃烘箱中30 min制备样品。

4) 对沥青进行接触模式获取粘附力时,必须严格控制试验条件。试验温度、湿度及外界振动等环境因素对粘附力测试会造成很大影响。在对所有样品的粘附力进行对比分析时,应在同等外界条件且试验时间尽可能短的情况下完成,尽可能减小外界条件造成的影响。

参考文献(References):

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由2名参加过循证护理学课程的研究者独立完成文献筛选和资料提取,若遇分歧,与第3名研究者协商解决。具体过程:①阅读题目和摘要,剔除与纳入标准明显不符的文献;②精读文献全文,确定符合纳入标准的文献;③根据文献内容自制资料提取表,提取文献基本信息、样本量、干预措施、结局指标、质量评价等级等。

[2] Loeber L,Sutton O,Morel J,et al.New direct observations of asphalts and asphalt binders by scanning electron microscopy and atomic force microscopy[J].Journal of Microscopy,1996,182(1):32-39.

[3] Arifuzzaman M.Nano-scale evaluation of moisture damage in asphalt[J].Dissertations & Theses-Gradworks,2010,16(12):8-11.

2.3 好转组与死亡组SBP患者并发症比较 对比好转组与死亡组并发症种类,结果显示上消化道出血、肝肾综合征、肝性脑病、重叠感染(合并肺部、肠道、尿路感染)在好转组与死亡组间差异有统计学意义(P<0.05),但低钠血症、顽固性腹水在两组间的差异无统计学意义(P>0.05),见表3,本研究纳入病例中发生2个并发症患者死亡率显著升高(P<0.05)。

(1)插销式沉箱出运工艺原理。在沉箱底座预制时进行预埋4个沉箱牵引及后溜所需的插销孔,出运施工时通过插入圆钢插销,牵引和后溜钢丝绳分别挂在插销端头,通过启动卷扬机带动钢丝绳进行沉箱移运,达到提高施工效率及节省人力的目的。

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译文:真UDI的一支部队刚刚在骑士桥的OBT银行引爆了一颗炸弹。英国的银行现在都成为真UDI的袭击目标。爆炸袭击将持续如果邪恶的英国金融机构继续支持其政府非法占领北爱尔兰。

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下班回到家,我都会去阳台看看它们。虎尾兰冒出了新叶片,长寿花开始鼓花苞了;绿萝的枝叶都要垂到地面了,紫背竹最近长得格外茂盛;香水百合的新芽探出了小脑袋,好奇地打量着这个世界,好一个不速之客……几乎每天都有惊喜的发现,惬意而舒心。我会拿出手机,及时定格这些美丽的瞬间,心满而意足——这才是养花种草的乐趣所在——充实生活,愉悦心情。

 
邵腊庚,王高超,严二虎,张仕
《交通科学与工程》 2018年第01期
《交通科学与工程》2018年第01期文献

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