동적 전단 Rheometer에 의한 리그닌 개질 아스팔트 바인더의 유변학적 특성 및 상용성에 대한 열산소노화 모드의 영향 2부
Jun 21, 2023
3.4. 리그닌 개질 아스팔트의 크리프 및 회복 거동
3.4.1. 크리프 시험 점성 성분
Cistanche의 배당체는 또한 심장 및 간 조직에서 SOD의 활성을 증가시킬 수 있으며 각 조직에서 lipofuscin 및 MDA의 함량을 크게 감소시켜 다양한 활성 산소 라디칼(OH-, H₂O₂ 등)을 효과적으로 제거하고 이로 인한 DNA 손상으로부터 보호합니다. OH-라디칼에 의해. Cistanche phenylethanoid glycosides는 자유 라디칼 소거 능력이 강하고 비타민 C보다 환원 능력이 높으며 정자 현탁액에서 SOD의 활동을 개선하고 MDA 함량을 줄이며 정자 막 기능에 일정한 보호 효과가 있습니다. Cistanche 다당류는 D-갈락토스에 의해 유발된 실험적으로 노화된 쥐의 적혈구 및 폐 조직에서 SOD 및 GSH-Px의 활성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 폐 및 혈장의 MDA 및 콜라겐 함량을 감소시키고 엘라스틴 함량을 증가시킬 수 있습니다. DPPH에 대한 우수한 소거 효과, 노화된 쥐의 저산소증 시간 연장, 혈청 내 SOD 활성 개선, 실험적으로 노화된 쥐의 폐의 생리적 퇴행 지연 피부 노화 질환을 예방하고 치료하는 약물이 될 가능성이 있습니다. 동시에 Cistanche의 echinacoside는 DPPH 자유 라디칼을 제거하는 상당한 능력을 가지고 있으며 활성 산소 종을 제거하고 자유 라디칼로 인한 콜라겐 분해를 방지하며 티민 자유 라디칼 음이온 손상에 대한 우수한 복구 효과도 있습니다.
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반복된 크립 시험을 바탕으로 크립 강성의 점도 성분 GV 값을 고온 안정성 성능의 평가 지표로 식(2)에 맞추었다[35]. Burgers 모델은 크리프 강성의 점도 부분 GV인 점도 매개변수를 얻기 위해 크리프 하중 단계에서 곡선을 맞추는 데 사용되었습니다(그림 6 및 7 참조). Gv 값은 영구 변형에 대한 아스팔트의 저항을 반영했습니다. Gv가 클수록 아스팔트의 러팅 능력이 더 좋습니다[36]. 언로딩 단계는 주로 측정된 점성 변형과 지연된 탄성 변형을 반영했습니다. 그림 5는 MM-0, MM-9, DH-0 및 DH-12 샘플의 처음 10주기 동안 리그닌이 있거나 없는 아스팔트의 크리프 회복을 보여줍니다. 300 Pa의 응력.
동일한 응력과 온도에서 10회 간격으로 서로 다른 노화 정도를 가진 두 아스팔트에 대해 1회에서 100회까지의 크리프 주기 데이터를 피팅했습니다. Figure 6과 7에서 보는 바와 같이 Donghai와 Maoming 바인더의 Gv 값은 리그닌 첨가 후 숙성 정도에 따라 장기 숙성 > 단기 숙성 > 숙성 전의 순으로 Gv 값이 다르게 나타났다. 이것은 리그닌의 첨가가 아스팔트의 고온 저항성을 크게 향상시킬 수 있음을 보여주었다. G*/sinδ 및 Gv 값은 리그닌 개질 아스팔트의 고온 성능 평가에서 일관성이 있었지만, 개질 아스팔트에 따라 평가 결론에는 차이가 있었다. 그러나 리그닌을 첨가한 Donghai 90# 아스팔트의 PAV 노화 과정에서 Gv 값이 갑자기 증가했는데, 이는 두 매트릭스 아스팔트 성분의 차이로 인해 발생했을 수 있습니다.
3.4.2. 누적 변형률
아스팔트는 전형적인 점탄성체로서 어느 정도의 지연탄성을 갖고 있으며, 아스팔트 종류와 리그닌 함량이 다른 아스팔트는 회복도가 다르다. 지연된 탄성은 크리프 회복 시험에 의해 영구 변형과 분리될 수 있습니다. 회복 단계에서의 초기 변형률, 즉 순시 제하 변형률을 εL로 표시하였다. 회복단계 말기의 잔류변형률을 εp로 표시하였고, εL/εp는 전체 변형량에 대한 영구변형량, 즉 변형의 점성부분이 차지하는 비율을 나타내기 위해 사용하였다. 단일 온도 수준(64°C)을 선택하고 위에서 언급한 노화 전 아스팔트의 최적 함량에 따라 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 및 100 하중 시간의 εL/εp 값( MM-0, MM-9, DH-0, DH-12)가 계산되었습니다. 결과는 그림 8에 나와 있습니다.
그림 8에서 하중 시간이 증가함에 따라 다양한 리그닌 개질 아스팔트의 εL/εp 값도 증가했으며 이는 하중 시간 증가에 따른 아스팔트 영구 변형의 지속적인 축적을 반영합니다. εL/εp 값은 SBS 개질 아스팔트[37,38] 및 고무 개질 아스팔트[39]와 매우 유사하여 리그닌 첨가가 아스팔트의 탄성을 향상시키지 않고 충전재. 그 이유는 리그닌 자체의 분자 구조가 복잡하기 때문일 수 있습니다. 그것은 많은 방향족 그룹과 높은 탄소 함량을 포함하는 3차원 네트워크 분자 구조를 가지고 있으며 [40] 기본 바인더는 매우 복잡한 고분자 탄화수소와 탄화수소의 비금속 유도체의 혼합물입니다. 그림 9의 작업 메커니즘에 대한 추가 분석을 통해 리그닌 개질제를 추가하면 혼합 과정에서 아스팔트 액상이 아스팔트-리그닌 상호 작용 영역으로 흡수되어 아스팔트-리그닌 작업 시스템이 형성되고 점탄성 물질이 변경됩니다. 아스팔트 바인더의 거동[41].
누적 변형률은 반복 하중 후 아스팔트 샘플의 총 잔류 변형률에 반영되었습니다. 누적 변형률이 작을수록 아스팔트의 고온 저항성이 우수합니다. 리그닌이 우수한 고온 안정성을 가졌다는 것을 추가로 설명하기 위해 누적 변형률과 사이클 부하 횟수 사이의 관계가 그림 10에 나와 있습니다.
그림 10에서 적재 시간이 증가함에 따라 아스팔트의 누적 변형률이 증가하는 것을 볼 수 있으며, 이는 도로의 실제 하중과 일치합니다. 동일한 하중 시간에서 노화 또는 RTFO 노화 전 Donghai 아스팔트와 Maoming 아스팔트의 누적 변형률은 리그닌을 첨가한 후 감소했으며, 이는 리그닌 첨가가 아스팔트의 온도 감도를 감소시키고 고온 변형에 대한 더 나은 저항성을 제공할 수 있음을 나타냅니다. 곡선의 기울기에서 알 수 있듯이 RTFO 노화 하의 각 아스팔트 샘플의 성능은 노화 전과 일치하는 경향이 있는 반면, 그림 10c에서는 곡선의 기울기가 MM-9 MM-0보다 월등히 높았으며, DH-12의 곡선 기울기도 증가하는 경향을 보였고, 이는 리그닌을 첨가하면 PAV 노화 후 기초 아스팔트가 경화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있음을 나타냅니다. 기본 아스팔트의 노화. 한편, PAV 노화 동안 MM-0 곡선의 기울기가 DH-0보다 커서 PAV 노화 후 70# 아스팔트의 경화도가 90# 아스팔트보다 유의하지 않음을 나타냅니다. 주된 이유는 노화 과정에서 90# 아스팔트의 중량 성분 함량이 증가했기 때문입니다.
3.5. 리그닌과 아스팔트의 상용성 분석
Chang et al. [42,43]은 점탄성 이론을 기반으로 상용성 및 비상용성 고분자 블렌드의 유변학적 특성을 연구하고 저장 탄성률(G 0 ) 및 손실 탄성률( G 00 ), Han 곡선이라고도 합니다. 폴리머의 상용성을 판단하기 위해 Han 곡선을 사용하면 두 가지 기본 조건이 충족되어야 합니다. (2) 저주파 끝에서 곡선의 기울기는 2에 가깝거나 같다. 혼합물의 적합성을 추가로 분석하기 위해 원래 바인더와 리그닌 개질 아스팔트를 VGP(van Gurp-Palmen) 다이어그램으로 분석했습니다[45]. VGP 다이어그램은 해당 복소 전단 계수(G*)에 대한 아스팔트의 위상각(δ) 플롯입니다. 두 아스팔트의 상용성과 서로 다른 리그닌 함량을 그림 11과 같이 Han 곡선의 주파수 스윕과 30 및 60℃에서 VGP 맵으로 분석했습니다.
Fig. 11에서 두 아스팔트와 리그닌 함량이 다른 리그닌 개질 아스팔트의 Han 곡선은 숙성 전 고온에서 대략 직선이었으며, Han 곡선의 기울기는 2에 가까워, 아스팔트 바인더는 이 온도에서 균일한 혼합 시스템에 속합니다. 리그닌은 매트릭스 아스팔트와 좋은 상용성을 가졌다. 그러나 낮은 온도에서 미숙성 상태에서 분기 현상이 발생하여 낮은 온도에서 미세한 상 분리가 있음을 나타냅니다. RTFOT 노화 후 2종의 원아스팔트와 리그닌 함량이 다른 리그닌 개질 아스팔트는 저온에서는 분기를 보이는 것으로 나타났으나 고온에서는 분리되지 않아 원아스팔트와 리그닌 개질 아스팔트의 상용성이 더 우수함을 알 수 있었다. 고온 조건에서. PAV 노화 후 모재 아스팔트와 개질 아스팔트 모두 고온에서는 분리 현상이 나타났으나 저온에서는 분리가 일어나지 않아 열산소 및 압력 노화가 매트릭스 아스팔트와 개질 아스팔트의 분해를 촉진하여 큰 차이를 보이는 것으로 나타났다. 내부 분자량 분포에서. VGP 곡선에서 노화 Maoming 70# 기본 아스팔트와 리그닌 개질 아스팔트가 서로 다른 온도에서 중첩되는 반면 Donghai 90# 기본 바인더와 리그닌 개질 아스팔트는 노화 전에만 중첩되는 것으로 나타났습니다. 서로 다른 노화 상태의 분산은 중첩될 수 없었으며, 이는 70# 바인더가 90# 바인더보다 상용성이 더 높다는 것을 나타냅니다.
4. 결론
본 논문에서는 리그닌 개질제로 개선된 아스팔트 재료의 노화 특성을 유변학적 시험을 통해 자세히 평가하였다. 미처리 및 리그닌 개질 아스팔트 재료에 대해 일련의 테스트를 수행했습니다. 테스트 결과를 바탕으로 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다.
(1) 리그닌의 첨가는 아스팔트의 내열성에 유의미한 영향을 미쳤으나, 두 매트릭스 아스팔트의 고온성능 개선 정도는 동일하지 않았다. 결과는 매트릭스 아스팔트의 성능 향상에 리그닌과의 상용성 문제가 있음을 나타냅니다.
(2) 반복 크리프 및 회복 시험 결과, 리그닌 개질 아스팔트와 베이스 아스팔트는 동일한 거동을 보였고, 리그닌은 SBS와 같은 개질 폴리머 바인더의 탄성 회복률을 증가시키지 않았다. 그러나 리그닌의 첨가는 아스팔트 바인더의 점성 저항성을 증가시켜 리그닌 개질 아스팔트의 누적 변형률을 크게 감소시켰고, 이는 매트릭스 아스팔트의 고온 안정성을 향상시키는 근본적인 이유이기도 했다.
(3) 장기 숙성 후, 리그닌 개질 아스팔트의 누적 변형률이 기본 아스팔트보다 높고 장기 숙성 성능이 크게 향상되었습니다. 이는 장기 숙성 과정에서 리그닌의 해중합 및 분자량 감소 가능성 때문이었다.
이 연구는 리그닌 개질 아스팔트의 노화 특성에 대한 새로운 이해를 제공했습니다. 향후 연구는 다양한 리그닌 개질제를 사용한 아스팔트 포장의 열적 특성, 현장 검증 및 수명 주기 평가에 중점을 두어야 합니다.
저자 기여:저자는 이 연구 기사에 다음과 같이 기여했습니다. MC 및 CC; 쓰기 - 원본 초안 준비, MC; 쓰기 - 검토 및 편집, 문헌 검토 및 방법론, YS; 실험 작업 및 테스트, XH; 조사 및 작성 - 원본 초안 준비, XZ 및 PD; 감독 및 자금 조달, CC 모든 저자는 원고의 게시된 버전을 읽고 동의했습니다.
펀딩: 이 연구는 윈난성 과학기술부 과학기술기획프로젝트(공동농업프로젝트)의 지원을 받았으며, 보조금 번호는 202101BD070001-060입니다. Gui Zhou Highway Bureau의 과학 기술 프로젝트, 보조금 번호 2021QLM06; 윈난성 교육부 과학 연구 기금, 보조금 번호 2020J0420.
기관 검토 위원회 성명서:적용되지 않습니다.
정보에 입각한 동의서:적용되지 않습니다.
데이터 가용성 진술:적용되지 않습니다.
이해 상충:저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.
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