當(dāng)小龍蝦加入筑路大軍

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(duì)發(fā)明的一項(xiàng)技術(shù)，實(shí)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(duì)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(duì)成員分別進(jìn)行了軟化點(diǎn)實(shí)驗(yàn)、滲透實(shí)驗(yàn)和動態(tài)剪切流變實(shí)驗(yàn)。

科研團(tuán)隊(duì)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(diǎn)指數(shù)是物質(zhì)軟化的溫度，是評價(jià)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(diǎn)會隨著小龍蝦殼粉用量的增大而增大。因此，科研團(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jià)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(shí)與改性瀝青車轍性能具有較好的相關(guān)性。通過實(shí)驗(yàn)，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(duì)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(diǎn)強(qiáng)度。

2020年4月15日，夏誠東團(tuán)隊(duì)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(shí)踐。有了這項(xiàng)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>