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        當(dāng)小龍蝦加入筑路大軍

        2020-10-27 09:39:37安九
        知識窗 2020年10期
        關(guān)鍵詞:實驗

        安九

        小龍蝦是甲殼界的翹楚,無論是煎炒還是油炸,出鍋后滿身油光,讓人垂涎三尺。但是,小龍蝦并不滿足當(dāng)食物界的網(wǎng)紅,它們還想要加入筑路大軍。最近,長沙理工大學(xué)博士團(tuán)隊發(fā)明的一項技術(shù),實現(xiàn)了它們的這一愿望。

        2019年6月,長沙理工大學(xué)博士生導(dǎo)師呂松濤教授帶著研究了一天課題的博士生們?nèi)バM獬砸瓜?,看著大家面前堆積得越來越多的小龍蝦殼,突然靈機(jī)一動,說道:“小龍蝦殼經(jīng)過200攝氏度以上的高溫油爆后還能保持原來的形狀,說明它的高溫性能十分不錯,如果把它混合到基質(zhì)瀝青里,會不會提高瀝青的耐高溫性呢?”話一出口,正在吃小龍蝦的博士生們眼睛都亮了。是呀,在我國南方的夏天,瀝青路變軟、粘鞋底是很常見的問題,而小龍蝦殼含有大量的蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)和少量色素,常常是蚊子的棲息地和滋生地。如果能把小龍蝦殼的耐高溫性與瀝青巧妙地結(jié)合起來,不僅能加強(qiáng)道路建設(shè),還能改善環(huán)境。在呂松濤教授的指導(dǎo)下,夏誠東博士帶領(lǐng)團(tuán)隊馬上投入研究。

        為了研究小龍蝦殼粉對瀝青黏結(jié)劑力學(xué)性能、高溫穩(wěn)定性和抗蠕變性能的研究,團(tuán)隊成員分別進(jìn)行了軟化點實驗、滲透實驗和動態(tài)剪切流變實驗。

        科研團(tuán)隊從長沙熟食廢棄物中收集到了足夠量的小龍蝦殼,用自來水沖洗后,在100攝氏度的烤箱中烘干一夜,再將足夠干凈的小龍蝦殼放入粉碎機(jī)里制成粉末。軟化點指數(shù)是物質(zhì)軟化的溫度,是評價瀝青黏結(jié)劑性能的關(guān)鍵指標(biāo),它表征了瀝青黏結(jié)劑的黏度、高溫穩(wěn)定性和溫度敏感性。在相同的溫度下,當(dāng)小龍蝦殼粉用量分別是5%、10%和20%時,瀝青黏結(jié)劑的軟化點會隨著小龍蝦殼粉用量的增大而增大。因此,科研團(tuán)隊初步判定小龍蝦殼粉可以提高瀝青混合料的硬度。

        隨著加載頻率的增加,瀝青的高溫特性也會隨之增強(qiáng),頻率主要反映了交通荷載對路面作用的持續(xù)時間。在動態(tài)剪切流變實驗中,科研成員發(fā)現(xiàn)在瀝青黏結(jié)劑中加入小龍蝦殼粉后,混合物的頻率增加,剪切應(yīng)力引起的變形減小。也就是說,小龍蝦殼粉可以提高瀝青黏結(jié)劑的高溫性能。

        多應(yīng)力重復(fù)蠕變恢復(fù)實驗采用瀝青蠕變回復(fù)率和不可回復(fù)蠕變?nèi)崃?,以及相?yīng)的應(yīng)力敏感性作為其高溫性能的評價指標(biāo),可以很好地反映出改性瀝青的非線性黏彈性響應(yīng)。其中,不可回復(fù)蠕變?nèi)崃恳驯蛔C實與改性瀝青車轍性能具有較好的相關(guān)性。通過實驗,科研人員發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi),小龍蝦殼粉與瀝青的混合物比單獨(dú)瀝青的抗永久變形性能力更強(qiáng)。也就是說,小龍蝦殼粉能顯著提高瀝青黏結(jié)劑的抗蠕變性。

        目前為止,改善瀝青性能的主要方法是添加橡膠粉等改性劑,存在剛度不足等問題。而夏誠東團(tuán)隊通過傅里葉變換紅外光譜測試結(jié)果表明,小龍蝦殼粉不會影響瀝青的化學(xué)結(jié)構(gòu),其改性主要是一個物理過程。換句話說,在瀝青中添加小龍蝦殼粉,瀝青本身適用于修路的化學(xué)性質(zhì)并不會改變,而且可以更有效地提高瀝青黏結(jié)劑的力學(xué)性能,以及瀝青混合料的滲透性和軟點強(qiáng)度。

        2020年4月15日,夏誠東團(tuán)隊的研究成果發(fā)表在國際SCI期刊《清潔生產(chǎn)雜志》上,并且申請了國家專利,不久后就能投入實踐。有了這項創(chuàng)新技術(shù)之后,網(wǎng)友們戲稱:“以后吃小龍蝦也是為環(huán)保做貢獻(xiàn)了?!?/p>

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