Estado de la investigación y tendencias de desarrollo de compuestos asfálticos modificados con grafeno en campos de la ingeniería en el país y en el extranjero

La aplicación de grafeno, un nanomaterial de carbono bidimensional con estructura especial y excelente rendimiento, a la ingeniería civil puede mejorar integralmente el rendimiento de los materiales de ingeniería y ampliar el campo de aplicación del grafeno. Al revisar el estado de la investigación y las tendencias de desarrollo de los compuestos de grafeno-asfalto en el campo de la ingeniería civil en el país y en el extranjero en los últimos años, se encuentra que la incorporación de grafeno al asfalto mejora su rendimiento vial, pero faltan investigaciones relevantes, como la caracterización fina de la estructura de grafeno-asfalto, la microscópica. mecanismo de acción del comportamiento único del grafeno-asfalto, la ley de cambio de las características clave de comportamiento del grafeno-asfalto y la mezcla asfáltica, y el sistema de material compuesto de grafeno-asfalto. El grafeno se incorporó a la brea 70 y la mezcla de brea de grafeno se exploró inicialmente utilizando métodos de investigación tanto macroscópicos como microscópicos. Los resultados de la investigación muestran que el grafeno tiene afinidad por el asfalto y puede intercalarse o exfoliarse con asfalto caliente para formar una estructura supramolecular con láminas de grafeno como base. avión; La incorporación de grafeno mejora significativamente el comportamiento del asfalto, especialmente a bajas temperaturas.

El grafeno es un nanomaterial bidimensional en forma de panal formado por la hibridación de átomos de C con orbitales de electrones sp2. En los últimos años, el grafeno se ha convertido en un punto de investigación en los campos de la electrónica, la información, la energía, los materiales, la protección ambiental y la biomedicina debido a su estructura única, excelentes propiedades y amplias perspectivas de aplicación [1-11]. Se han logrado avances positivos en la tecnología de preparación del grafeno, que proporciona garantía de materia prima para la investigación básica y el desarrollo de aplicaciones del grafeno. Ya sea en investigación teórica o en aplicaciones de ingeniería, el grafeno y sus materiales compuestos derivados de grafeno han demostrado una gran importancia y aplicación científica. potencial.En China, el grafeno y sus derivados relacionados con capas de átomos de carbono entre 1 y 10 capas se denominan colectivamente materiales de grafeno. Entre ellos, el grafeno tiene una estructura casi bidimensional formada por átomos de carbono simples. Al mismo tiempo, la capa de carbono del grafeno se puede combinar con -NH2, -COOH, -OH, -C=O y -O- y otros grupos funcionales forman grafeno funcionalizado, que actualmente incluye principalmente óxido de grafeno (GO) y grafeno aminado (TNRGON). La aplicación de materiales de grafeno al campo de la ingeniería civil y la realización de investigaciones sobre materiales compuestos de grafeno-asfalto pueden permitir que los materiales de ingeniería en diferentes entornos obtengan un mejor rendimiento y una vida más larga, reduzcan los costos de servicio y también proporcionen materiales de grafeno con propiedades funcionales. Las aplicaciones químicas proporcionan una nueva dirección de desarrollo. En la actualidad, la investigación sobre materiales asfálticos modificados con compuestos de grafeno en el campo de la ingeniería en el país y en el extranjero aún se encuentra en la etapa de exploración preliminar, y hay muchos problemas en la teoría y la aplicación práctica que deben resolverse con urgencia. En este documento, se analiza el estado de la investigación y las tendencias de desarrollo de los materiales asfálticos modificados con grafeno en los campos de la ingeniería en el país y en el extranjero en los últimos años, y se analizan los materiales compuestos asfálticos modificados con grafeno.

1. Estado de la investigación de nanomateriales de carbono y breas compuestas de grafeno

1.1 Estado actual de la investigación extranjera

En el campo de la investigación sobre asfaltos modificados con nanomateriales de carbono, MICHELL et al. [12] estudiaron asfalto para carreteras modificado con nanotubos de carbono unidimensionales y creyeron que el asfalto compuesto de nanotubos de carbono podría mejorar el rendimiento del asfalto a altas temperaturas.YAO et al. [13] utilizaron nanohojas de grafito multicapa para mejorar el rendimiento del asfalto a altas y bajas temperaturas; BRCIC [14] estudió el efecto de las nanoláminas de grafito en el comportamiento del asfalto mediante la clasificación SHRP-PG y creyó que se mejoraba la durabilidad del asfalto modificado y se mejoraba el módulo elástico. [15-16] creían que las nanohojas de grafito pueden mejorar la sensibilidad a la temperatura del asfalto, aumentar la resistencia, acortar significativamente el proceso de compactación de las mezclas asfálticas y ser adecuadas para ambientes con temperaturas más bajas. ZHOU et al. [17] utilizaron simulación molecular para evaluar las propiedades termomecánicas del asfalto modificado con grafeno/nanotubos de carbono, y creyeron que las propiedades termomecánicas del asfalto mejoraron significativamente después de agregar grafeno o nanotubos de carbono; ZENG et al. [18] creían que el óxido de grafito y el grafeno pueden mejorar las propiedades antienvejecimiento y a alta temperatura, a baja temperatura, de diferentes tipos de asfalto; LAM [19] cree que un mayor contenido de óxido de grafeno puede mejorar la resistencia, la consistencia, la deformación y el punto de reblandecimiento del asfalto. HABIB et al. [20] creen que el asfalto con óxido de grafeno ayuda a mejorar la resistencia a la deformación del pavimento y a reducir las roderas en el pavimento. LIU et al. [21] encontraron que la adición de una mezcla asfáltica modificada compuesta de grafeno y fibra de carbono puede conducir a un cierto grado de mejora en la estabilidad Marshall, la estabilidad residual y la estabilidad a la rodadura de la mezcla asfáltica, y es beneficiosa para la resistencia del hormigón asfáltico a la deformación. autocontrol. LIU et al. [22] encontraron que el óxido de grafeno mejoraba significativamente la viscosidad, la elasticidad a altas temperaturas y la resistencia a la deformación permanente del asfalto PG 64-22. Cuando se utiliza óxido de grafeno, se mezcla en caliente aglutinante asfáltico y aceite de cocina usado para modificar el asfalto, el rendimiento a altas temperaturas y a bajas temperaturas es excelente. La investigación de MORENO-NAVARRO et al. [23] demostraron que el grafeno produciría una respuesta más efectiva en el aglomerante asfáltico, pero su capacidad de recuperación elástica no era tan buena como la de otros modificadores de asfalto. Además, en la modificación compuesta, el grafeno podría aumentar la conductividad térmica al aumentar la conductividad térmica. Transmisibilidad para reducir la sensibilidad térmica de otros adhesivos. [24–25] mostraron que se injertó octadecilamina (ODA) en la superficie de nanoláminas de grafito (GNP) para generar complejos ODA-GNP a través de enlaces covalentes, y luego los GNP se combinaron con ODA-GNP. El asfalto modificado con SBS modificado con compuesto puede mejorar la ductilidad, el punto de reblandecimiento, la permeabilidad, la viscoelasticidad, la resistencia al surco a altas temperaturas y la compatibilidad del asfalto modificado secundario. En la superficie de las nanohojas de grafito, se formaron compuestos (PS-GNP) y el asfalto modificado con SBS se modificó con GNP y PS-GNP, y se mejoró el rendimiento. La investigación de Wang et al. [26-28] mostraron que el uso de grafito en escamas y nanohojas de grafito expandido para componer materiales asfálticos modificados puede conducir a un aumento en la viscosidad del asfalto, una disminución en la energía de activación, un aumento en la absorbancia y la conductividad térmica, y puede mejorar efectivamente la recuperación de la mezcla asfáltica de la fractura. La capacidad de energía y resistencia mejora la capacidad de curación de la mezcla asfáltica y la conductividad aumenta con el aumento del grafito. La investigación de LI et al. [29] mostraron que cuando el óxido de grafeno se mezclaba con el aglutinante asfáltico, el GO se descomponía para liberar gas CO2, no había reacción química con el aglutinante asfáltico y la estructura del GO se despegaba completamente y se dispersaba en el aglutinante asfáltico. capa única. LIU et al. [30] han demostrado que agregar una pequeña cantidad de óxido de grafeno puede mejorar la viscosidad a temperatura de pavimentación, la elasticidad a alta temperatura y la resistencia a la formación de rodaduras de adhesivos no modificados/modificados con SBS. El mecanismo de modificación de GO en adhesivos no modificados tiene una reacción química y una reacción física, pero solo existe una reacción física en los adhesivos modificados con SBS.GUO et al. [31] utilizaron polvo de grafito CNT mixto como aglutinante asfáltico, lo que podría mejorar las propiedades mecánicas del asfalto a alta temperatura.YAO et al. [32] utilizaron nanohojas de grafito para modificar el asfalto, lo que redujo la energía de activación del asfalto y mejoró las propiedades de alta y baja temperatura, el módulo de corte complejo y la resistencia de la mezcla asfáltica a la formación de surcos y al daño causado por el agua. CHENG et al. [33] desarrollaron una técnica para generar grandes láminas de grafeno sobre superficies de asfalto. LIU et al. [34] utilizaron brea de petróleo como materia prima para preparar redes de grafeno 3D mediante deposición química de vapor, y demostraron que la brea es una de las fuentes de carbono adecuadas para el grafeno 3D.

1.2 Estado de la investigación nacional

El asfalto es un compuesto polimérico extremadamente complejo. En comparación con la modificación de polímeros (como SBS), el uso de nanocompuestos para modificar el asfalto puede obtener un mejor rendimiento y un aglutinante asfáltico más estable y duradero [35-36]. La investigación de Sun Lu et al. [37-38] muestra que la modificación de la superficie de las nanopartículas tiene un impacto significativo en el rendimiento del asfalto, y se cree que la mezcla asfáltica nanomodificada tiene un excelente rendimiento vial integral. En mayo de 2018, el equipo de Shen Peikang instaló con éxito asfalto modificado con caucho compuesto de grafeno en la plataforma del puente principal del puente de Nanning, y creyó que el rendimiento a alta y baja temperatura, el rendimiento de reducción de ruido y el rendimiento de unión del pavimento de la plataforma del puente se han mejorado [39]. Sin embargo, el mecanismo de modificación compuesta La interacción entre el grafeno y el asfalto de caucho aún no está clara. Huang Jinyu et al. [40] mezclaron modificador SBS y grafeno en el asfalto base y descubrieron que el grafeno aumentaba la consistencia del asfalto modificado con SBS y mejoraba el rendimiento del asfalto a altas temperaturas, pero el rendimiento del asfalto a bajas temperaturas se deterioraba. Liu Yu et al. [41] expuso la aplicación del grafeno en carreteras inteligentes. Al aplicar el sistema de recolección de energía de grafeno y el sistema de energía de las carreteras, se pueden reducir los accidentes de tráfico y se pueden proporcionar ideas y soluciones de desarrollo para futuras carreteras inteligentes. Li Qizhong [42] descubrió que agregar nanografito directamente al asfalto puede mejorar la sensibilidad a la temperatura y la estabilidad del asfalto a altas temperaturas hasta cierto punto. Conclusión, y no hay una conclusión clara de la investigación sobre qué índice usar para juzgar.Han Shan [43] descubrió que cuando se usan cápsulas de grafeno para reparar grietas de asfalto, el tiempo y el efecto de reparación son mejores que la capacidad de reparación del asfalto en sí.

El puente de Nanning adopta la tecnología de asfalto modificado con caucho compuesto de grafeno para el pavimento de la plataforma del puente, que es la primera vez en el mundo. El puente de Nanning se completó en 2009 y es uno de los edificios emblemáticos de Guangxi. Entre ellos, para realizar la plataforma del puente se utilizó la tecnología de asfalto modificado con caucho compuesto de grafeno desarrollada conjuntamente por el equipo del profesor Shen Peikang de la Universidad de Guangxi y Guangxi Zhenglu Machinery Technology Co., Ltd. El pavimento resuelve muchos problemas que suelen ocurrir en los tableros de puentes con vigas cajón de acero.

En resumen, en el campo del transporte, hay pocas investigaciones relacionadas sobre el sistema compuesto de grafeno (óxido sin grafeno)/asfalto en el país y en el extranjero. Las principales razones son: 1) Los pocos estudios existentes han utilizado nanohojas de grafito u óxido de grafeno como materia prima del modificador. El primero no puede cumplir con el número de capas de carbono (<10 capas) requerido por el estándar de definición de grafeno. Demostrar las propiedades únicas del grafeno; al mismo tiempo, el material carece de una caracterización estructural fina (número de capas de carbono, distribución del espesor, tamaño del plano, estructura, etc.) y no se puede obtener la influencia de la escala de grafeno en las propiedades del asfalto.2) Se desconoce el estado de distribución espacial y el modo de interacción interfacial de las nanohojas de grafeno en el asfalto, la estructura grafeno/asfalto no tiene parámetros y el efecto del estado de dispersión (distribución) sobre las propiedades del sistema compuesto (relación estructura-actividad) no tiene una conclusión clara. El mecanismo de interacción microscópica de la brea de grafeno no se ha estudiado en profundidad.3) La investigación sobre las características de comportamiento del sistema de material compuesto no es sistemática ni exhaustiva, y no se han dominado las reglas de cambio de las características clave de comportamiento de la brea de grafeno y la mezcla asfáltica, y no se ha establecido el modelo de comportamiento. Por lo tanto, la investigación actual todavía se limita a las propiedades macroscópicas y se encuentra en la etapa preliminar de exploración experimental, y a las cuestiones científicas clave, como la base teórica, el mecanismo de acción, las características estructurales, los métodos de preparación y las características de comportamiento de Los compuestos de grafeno y asfalto para carreteras de alto rendimiento no están claros. En sentido estricto, el mecanismo de mejora sinérgica, el estado estructural, las propiedades fisicoquímicas y las propiedades de comportamiento del sistema compuesto de grafeno/asfalto deben estudiarse más en profundidad y de forma sistemática.

2. Estudio preliminar sobre asfalto modificado con grafeno

2.1 Intercalación y exfoliación de brea sobre grafeno.

En la literatura [44-45], la mezcla de 2% de grafito expandido (agregado externamente, en términos de porcentaje de masa de asfalto) y asfalto de grado Zhonghai 70#A se mezcló a una temperatura de 180 °C y una velocidad de rotación de 5000 r/min durante 3 h. Después del corte mecánico, el grafito expandido en la brea caliente (muestra A) se eluyó de la brea con un solvente y los cambios de morfología se observaron mediante un microscopio electrónico de barrido (SEM) KYKY2800B. curvados debido al movimiento térmico aleatorio y tienen forma de gasa. Se estima que el espesor de las láminas oscila entre varias capas y decenas de capas. Se forma grafeno. Las láminas de grafeno resultantes se han dispersado parcialmente en el asfalto, que es similar a la estructura y morfología SEM del grafeno preparado químicamente en la literatura [46] (como se muestra en la Fig. 1 (b)).

Se utilizaron las mismas muestras de mezcla de grafeno y brea para realizar experimentos de difracción de rayos X (DRX). Según el cálculo de la ecuación de Bragg, se descubrió que entre las láminas de grafito expandido se insertaban algunas cadenas moleculares de brea, lo que ampliaba el espacio entre capas y formaba nanoestructuras intercaladas. (hoja de grafeno). La Figura 2 muestra el patrón XRD del material. Se puede ver en la Figura 2 (a) que después de que el asfalto caliente se mezcló con grafito expandido y se fundió y cortó durante 3 h, la estructura ordenada del grafito expandido se destruyó parcialmente y algunas de las láminas se exfoliaron efectivamente en láminas de grafeno, formando una más ] (Fig. 2 (b)) con un espacio mayor entre las láminas de grafeno. Esto se debe a que algunos componentes de la brea caliente entran entre las láminas de grafeno exfoliadas, lo que impide eficazmente que las láminas de grafeno se intercalen. Fuerza inter-π-π.

Los estudios anteriores han demostrado que el grafeno tiene afinidad por el asfalto y puede intercalarse o exfoliarse con asfalto caliente, lo que hace que sea más factible preparar asfalto de grafeno mediante tecnología de modificación de materiales compuestos. Si el grafeno se dispersa uniformemente en el asfalto, es muy probable que cambie y mejore en gran medida varias propiedades del asfalto.

2.2 Simulación preliminar de dinámica molecular de la interacción entre asfaltenos y grafito.

Los métodos de dinámica molecular son herramientas poderosas para estudiar sistemas de materia condensada y se usan ampliamente en ciencia de materiales, biofísica y diseño de fármacos. Usando el software materialsstudio, se optimizó el modelo de asfalteno y se usó el sistema NPT para simular la condición de tiempo de relajación de 2 ns, y se llevó a cabo el cálculo de dinámica molecular de la interacción entre el asfalteno y la superficie de grafito. La Figura 3 muestra el modelo computacional de dinámica molecular (MD) de la interacción de asfaltenos con el grafito. superficie. Los resultados muestran que bajo las mismas condiciones de cálculo de simulación, para el sistema de material adsorbido con un número atómico de 3000, la energía de adsorción de la superficie de asfalteno y grafito es equivalente a la de la molécula de resina epoxi (E51), y es la diferencia entre la energía de adsorción de la molécula de agua y la superficie de grafito. Es el 94% del nitrógeno metilpirrolidona (NMP, un disolvente de dispersión de grafeno de uso común), lo que indica que existe una fuerte interacción entre los asfaltenos y las láminas de grafito, y el grafeno tiene un impacto en la estructura de los coloides asfálticos. El asfalto en sí es una estructura coloidal con asfaltenos sólidos como dispersiones. Dado que los asfaltenos son estructuras en forma de escamas de hidrocarburos aromáticos condensados, estas moléculas de escamas tienen interacciones π-π de anillos aromáticos, lo que da como resultado que algunos asfaltenos también se apilen en capas. La estructura existe. La Figura 4 muestra la simulación de la estructura supramolecular formada por la interacción de asfaltenos y grafito. A través del análisis computacional, se especula que la interacción entre la lámina de asfalteno y la lámina de grafeno gigante (en relación con la lámina de asfalteno) es más fuerte que la interacción entre las láminas individuales del propio asfalteno. Por lo tanto, al adsorber las moléculas monocapa de asfaltenos en la superficie del grafeno, es muy posible separar la estructura apilada de asfaltenos para formar una Estructura supramolecular con láminas de grafeno como plano basal.

2.3 Estudio preliminar sobre las propiedades de la brea de grafeno

Tomando el asfalto base Zhonghai No. 70 como referencia de asfalto original, utilizando grafeno producido por Deyang Carbon Technology Co., Ltd., estableciendo exactamente las mismas condiciones de prueba, utilizando un método de corte mecánico fuerte (5000 r/min, 160 ℃, 30 min), se prepararon mezclas de brea de grafeno con corte de alta velocidad con diferente contenido de grafeno (0,5%, 1,0%, 2,0% y dopaje externo) y la penetración, dinamométrica. Se probaron la ductilidad, el punto de reblandecimiento y la viscosidad Brookfield a 135 °C [48-49]. Se realizaron múltiples experimentos paralelos y los datos se resumieron después del análisis normal, como se muestra en las Tablas 1-3.

La Tabla 1 muestra el efecto de la calidad de incorporación de grafeno y la temperatura de prueba sobre la penetración y el punto de reblandecimiento de la mezcla de brea de grafeno. Se puede ver en la Tabla 1 que con el aumento del contenido de grafeno, la ley de cambio de la penetración de la mezcla de brea de grafeno no es significativa entre 5 y 25 °C, pero a 30 °C, la penetración de la mezcla muestra una tendencia a la baja, lo que indica que la mezcla asfáltica de grafeno puede endurecer el asfalto cuando la temperatura es más alta. Al mismo tiempo, el punto de reblandecimiento de la mezcla de grafeno-asfalto es mayor que el del asfalto base, lo que demuestra que la incorporación de grafeno puede mejorar el rendimiento del asfalto a altas temperaturas. La cambiante ley del punto de reblandecimiento necesita más estudio.

La Tabla 2 muestra los efectos de la calidad de incorporación de grafeno y la temperatura de prueba sobre la ductilidad dinamométrica de las mezclas de grafeno-brea. Se puede ver en la Tabla 2 que a la misma temperatura, con el aumento en la cantidad de dopaje de grafeno, la resistencia a la tracción de la mezcla aumenta continuamente, lo que indica que el grafeno puede mejorar en gran medida la capacidad del asfalto para resistir la deformación; cuando la temperatura de prueba es de 10 ~ 15 °C, la brea de grafeno La ductilidad de la mezcla es menor que la ductilidad de la matriz asfáltica, pero la fuerza de tracción aumenta, lo que demuestra que la incorporación de grafeno tiene un efecto sobre la viscoelasticidad del asfalto, y su regularidad aún debe estudiarse más a fondo. Más importante aún, cuando se prueba la ductilidad a 5 °C, la brea de la matriz produce una fractura frágil, mientras que la ductilidad y la resistencia a la tracción de la La mezcla de grafeno y brea aumenta con el aumento del contenido de grafeno. Cuando se agrega un 2,0% de grafeno, la ductilidad del asfalto aumenta significativamente, la ductilidad alcanza los 7,73 cm, que es 33,6 veces la del asfalto base, la fuerza de tracción máxima es 2,4 veces la del asfalto base e incluso más de 1,5 veces la del asfalto modificado con SBS [50], y la energía de fractura requerida es la mayor. Los estudios han demostrado que el grafeno puede mejorar en gran medida la tenacidad a la fractura y la resistencia a la tracción del asfalto en condiciones bajas. ambiente de temperatura y tiene un efecto de mejora significativo sobre las propiedades mecánicas del asfalto.

La Tabla 3 muestra el efecto de la calidad de incorporación de grafeno sobre la viscosidad Brookfield de las mezclas de brea de grafeno. Se puede ver en la Tabla 3 que con el aumento de la calidad de incorporación de grafeno, la viscosidad de la mezcla aumenta gradualmente, lo que demuestra una vez más que la incorporación de grafeno conduce a cambios en la viscoelasticidad del asfalto, lo que mejora en gran medida el rendimiento del asfalto a altas temperaturas.

Los parámetros reológicos de la mezcla de grafeno y asfalto se probaron mediante una prueba reológica de corte dinámico y se encontró la regla de cambio de viscoelasticidad. La prueba correspondiente se completó en el reómetro de corte dinámico BohlinDSRI. Se utilizó el modo de control de deformación, la deformación se ajustó al 12% y el diámetro fue de eje giratorio grande de 25 mm, espacio pequeño de 1000 μm; la velocidad de oscilación de la prueba es 10,0 rad/s, y los datos de la prueba de clasificación SHRP-PG de mezclas de brea de grafeno con diferentes contenidos se muestran en la Tabla 4.

Se puede ver en la Tabla 4 que, debido al amplio rango de temperatura de la clasificación PG de alta temperatura de SHRP, hay casos en los que la mezcla de grafeno y brea con diferente contenido de grafeno y la brea de la matriz están al mismo nivel de temperatura, y el nivel de alta temperatura es PG64, pero cuando el contenido de grafeno era 1,0% y 2,0%, el grado de alta temperatura de la mezcla asfáltica estaba cerca de PG70. Es decir, el factor antihuellas. G*/sinδ aumenta significativamente con el aumento del contenido de grafeno, lo que indica que la capacidad de recuperación elástica y la capacidad antihuellas del asfalto mejoran continuamente, y el rendimiento a altas temperaturas se ha mejorado significativamente.

Se continuó evaluando el efecto del grafeno en las propiedades del asfalto mediante una prueba de recuperación de fluencia repetitiva de múltiples tensiones (MSCR). La prueba se realizó en un reómetro de corte dinámico BohlinDSRI en modo de control de tensión con tensiones de 0,1 y 3,2 kPa y una temperatura de prueba de 64 °C. Cada ciclo de fluencia se carga durante 1 s y se descarga durante 9 s, y el número de repeticiones es 100 [52]. Los resultados de la prueba se muestran en la Tabla 5.

Según la Tabla 5, las propiedades de las mezclas de brea de grafeno con diferentes cualidades de incorporación en términos de recuperación de la deformación se pueden distinguir significativamente. Con el aumento del contenido de grafeno, la elasticidad no recuperable bajo tensión de 0,1 y 3,2 kPa mostró una tendencia decreciente, y la tasa de recuperación elástica mostró una tendencia creciente, lo que demuestra que la incorporación de brea de grafeno tiene una gran influencia en las propiedades reológicas de la brea. Bajo tensión baja, la capacidad de recuperación elástica de la mezcla de grafeno-asfalto al 0,5% es significativamente mayor que la de la matriz asfáltica, y la capacidad de recuperación elástica de la mezcla de grafeno-asfalto al 1,0% y 2,0% es muy significativa; a alto nivel de tensión, la tasa de recuperación promedio de las mezclas de grafeno y asfalto de tres dosis es alta y el cumplimiento de la fluencia no recuperable es bajo, lo que demuestra que la incorporación de grafeno hace que la capacidad de recuperación elástica del asfalto sea buena y la deformación plástica permanente residual sea pequeña.

Del análisis anterior se desprende que la incorporación de grafeno tiene un impacto significativo en el comportamiento del asfalto y puede mejorar las características del asfalto. Sin embargo, debido al método de preparación imperfecto de los materiales compuestos en el estudio, las propiedades únicas del grafeno no se pueden demostrar completamente y no se puede revelar el asfalto de grafeno. El mecanismo de acción de los materiales compuestos y el establecimiento de teorías rectoras para la selección y acción de los tensioactivos, la evaluación de la homogeneidad de los materiales compuestos, la eficiencia de intercalación, las características de los cambios a nanoescala, la correlación e influencia de factores, las características de comportamiento y sus leyes cambiantes y otras cuestiones científicas clave requieren una investigación en profundidad.

3. Conclusión

1) Se revisa el estado de la investigación y las tendencias de desarrollo de los materiales compuestos a base de asfalto modificado con grafeno en el campo de la ingeniería civil en el país y en el extranjero, y se cree que la investigación actual relacionada aún se encuentra en la etapa inicial de exploración.

2) Los materiales de grafeno pueden mejorar diversas propiedades de los materiales asfálticos; sin embargo, es necesario estudiar más a fondo cuestiones clave como el sistema de composición del material y el método de preparación, el mecanismo de trabajo de la sinergia y el sistema de apoyo teórico, y la ley de cambio de las características de comportamiento clave.

3) El grafeno tiene afinidad por el asfalto, y el grafeno puede intercalarse o exfoliarse con asfalto caliente para formar una estructura supramolecular con láminas de grafeno como plano basal, y mejorar significativamente el comportamiento de la mezcla.

4) Los resultados de la investigación proporcionan una base de investigación y evidencia para el uso de grafeno para mejorar integralmente los materiales asfálticos y tienen efectos esclarecedores y de promoción sobre la preparación y aplicación de asfalto de grafeno utilizando tecnología de modificación de compuestos.

Zhang Xia, Huang Gang, Zhou Chao, Yuan Xiaoya, He Junxi, Feng Manman, Liu Zhao (Laboratorio conjunto nacional y local de ingeniería para transporte y materiales de ingeniería civil de la Universidad Chongqing Jiaotong, Chongqing, 400074)

Fuente: Revista de la Universidad Central Sur (Edición de Ciencias Naturales) julio de 2019

Autor: Huang Gang, Ph.D., profesor, dedicado a la investigación de materiales y estructuras de carreteras, Correo electrónico: hg_2004 126.com