3試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1接觸角與高度修正對毛細(xì)管內(nèi)半徑的影響

在13℃條件下，無水乙醇與不同生產(chǎn)標(biāo)號毛細(xì)管內(nèi)壁的接觸角見圖4.由圖4可見：毛細(xì)管生產(chǎn)標(biāo)號在0.10——1.00mm范圍內(nèi)時(shí)，無水乙醇與毛細(xì)管內(nèi)壁的接觸角為23.2°——29.3°，且隨毛細(xì)管生產(chǎn)標(biāo)號的增大而增大。毛細(xì)管內(nèi)無水乙醇與管壁的接觸角并不為零，若忽略接觸角，毛細(xì)管內(nèi)半徑標(biāo)定結(jié)果的誤差將會(huì)增大。

圖4無水乙醇與不同生產(chǎn)標(biāo)號毛細(xì)管內(nèi)壁的接觸角

用式（2）標(biāo)定毛細(xì)管的內(nèi)半徑r，結(jié)果見圖5.由圖5可見：與毛細(xì)管的生產(chǎn)標(biāo)號相比，毛細(xì)管的實(shí)測內(nèi)半徑減小了4.0%——9.0%.這是由于式（2）同時(shí)考慮了接觸角與修正高度對內(nèi)半徑標(biāo)定的影響。

圖5毛細(xì)管內(nèi)半徑標(biāo)定結(jié)果

3.2毛細(xì)管內(nèi)半徑對表面張力的影響

對比了由毛細(xì)管生產(chǎn)標(biāo)號和內(nèi)半徑標(biāo)定值計(jì)算得到的瀝青表面張力計(jì)算值的差異，結(jié)果見表3.表3中：γn為毛細(xì)管差分組合0.10mm和0.20mm的生產(chǎn)標(biāo)號計(jì)算的瀝青表面張力；γm為毛細(xì)管差分組合0.10mm和0.20mm的內(nèi)半徑標(biāo)定值計(jì)算的瀝青表面張力；用（γn-γm）/γm表征測試精度提升值。由表3可見：生產(chǎn)標(biāo)號為0.10mm和0.20mm的毛細(xì)管差分組合，用生產(chǎn)標(biāo)號、標(biāo)定內(nèi)半徑計(jì)算得到的瀝青表面張力分別為20.07——25.96、18.10——21.83mN/m，內(nèi)半徑標(biāo)定值計(jì)算得到的表面張力值偏小，測試精度提升約為10.9%——20.7%.這說明內(nèi)半徑標(biāo)定可以有效提高較細(xì)毛細(xì)管差分組合的表面張力測試精度。

表3內(nèi)半徑標(biāo)定值和毛細(xì)管生產(chǎn)標(biāo)號計(jì)算得到的瀝青表面張力的對比

3.3表面張力計(jì)算值的精度分析

對比了現(xiàn)行差分毛細(xì)管法和改進(jìn)方法計(jì)算得到的瀝青表面張力，見表4.表4中，γc為現(xiàn)行差分毛細(xì)管法計(jì)算得到的瀝青表面張力?，F(xiàn)行差分毛細(xì)管法選擇生產(chǎn)標(biāo)號為0.25mm和0.50mm的毛細(xì)管差分組合；改進(jìn)毛細(xì)管法選擇生產(chǎn)標(biāo)號為0.10mm和0.20mm的毛細(xì)管差分組合。由表4可見：改進(jìn)差分毛細(xì)管法計(jì)算得到的表面張力值顯著低于現(xiàn)行差分毛細(xì)管法的計(jì)算值；與現(xiàn)行差分毛細(xì)管法相比，改進(jìn)差分毛細(xì)管法的精度提升約24.7%——49.2%.實(shí)際上，現(xiàn)行差分毛細(xì)管法采用測微顯微鏡標(biāo)定內(nèi)半徑，受內(nèi)半徑測試精度所限，推薦采用內(nèi)半徑不大于0.50mm和1.00mm的差分組合。

表4現(xiàn)行差分毛細(xì)管法與改進(jìn)方法計(jì)算得到的瀝青表面張力對比

3.4表面張力指標(biāo)的有效性驗(yàn)證

由表4可知，使用現(xiàn)行方法推薦的較粗毛細(xì)管的差分組合（0.25mm和0.50mm）得到的B+W2、B+W3的表面張力均大于70#基質(zhì)瀝青，S+W1瀝青的表面張力也大于SBS改性瀝青，無法表征表面活性劑對瀝青表面張力的影響。由表3中數(shù)據(jù)可知，基質(zhì)瀝青135℃表面張力為21.83mN/m，加入表面活性劑后表面張力在21.47——19.28mN/m，降低了1.6%——11.7%；SBS改性瀝青165℃表面張力為18.22mN/m，加入表面活性劑后表面張力為18.10mN/m，降低了0.7%.

使用改進(jìn)差分毛細(xì)管法，得到不同表面活性劑摻量wW2下B+W2的表面張力值，見圖6.由圖6可見：未摻表面活性劑時(shí)，70#基質(zhì)瀝青表面張力為21.83mN/m，表面活性劑摻量為0.2%時(shí)B+W2的表面張力為19.51mN/m，表面張力顯著降低，降幅為10.6%；表面活性劑摻量在0.3%——0.5%，表面張力在19.24——19.39mN/m，與70#基質(zhì)瀝青相比，表面張力降幅趨緩，降低幅度為11.2%——11.9%.

圖670#基質(zhì)瀝青表面張力與表面活性劑摻量關(guān)系

根據(jù)表面能理論和表面活性劑工作原理，表面活性劑分子一端親水一端親油，易富集于液體界面處，形成膠束，降低液面的界面張力。瀝青的表面張力會(huì)隨著表面活性劑摻量的增加而降低，當(dāng)摻量達(dá)到臨界膠束濃度時(shí)，瀝青的表面張力會(huì)發(fā)生突變，隨后達(dá)到一定值且基本保持不變。試驗(yàn)結(jié)果與理論規(guī)律相符，改進(jìn)差分毛細(xì)管法可有效表征表面活性劑加入及其摻量對高溫液態(tài)瀝青表面張力的影響。

4結(jié)論

（1）毛細(xì)管內(nèi)半徑標(biāo)定值略小于其生產(chǎn)標(biāo)號，前者比后者小4.0%——9.0%；對于生產(chǎn)標(biāo)號為0.10mm和0.20mm的毛細(xì)管差分組合，內(nèi)半徑標(biāo)定后表面張力測試精度提升10.9%——20.7%.

（2）標(biāo)定內(nèi)半徑、優(yōu)選生產(chǎn)標(biāo)號0.10mm和0.20mm的毛細(xì)管差分組合，可顯著降低高溫液態(tài)瀝青表面張力的測試誤差。與現(xiàn)行方法相比，改進(jìn)后的差分毛細(xì)管法表面張力測試精度提高了24.7%——49.2%.

（3）改進(jìn)后的差分毛細(xì)管法可以表征表面活性劑的加入以及摻量變化對高溫液態(tài)瀝青表面張力的影響。