基于热、光耦合条件下SBS改性沥青老化机理研究

摘要

SBS改性沥青在自然环境及行车条件作用下性能发生严重劣化，使路面不再满足使用要求。成熟的老化沥青再生技术能为道路建设提供可循环使用的沥青资源，研究SBS改性沥青的老化机理能为沥青再生提供技术参考。本文依托国家自然科学基金《热光水耦合条件下SBS改性沥青老化机理研究及高性能再生剂开发》开展研究。
　　本研究对耦合老化前后的改性沥青进行性能测试时发现，改性沥青老化后针入度减小、粘度增大、软化点升高，与基质沥青变化规律一致。但SBS改性沥青随老化程度加深，其车辙因子G*/sinδ在某些时刻反而减小，这与基质沥青老化后抗车辙能力增强的规律不同。一般而言，基质沥青抗老化性能好，对应的改性沥青抗老化性能相对较好，但也受到沥青制备及老化过程的影响。两种类型的改性剂对改性沥青的抗老化性影响无明显差异。70℃温度下，温度在耦合老化作用中的贡献率达到40％～70％，50℃温度下温度对老化的贡献率在30％～50％之间，即温度越高，温度对老化的贡献率越大。耦合老化后，改性沥青中含氧官能团羟基、羰基、亚砜基含量增加，表明沥青老化过程中发生了氧化反应，而来源于SBS聚合物中的丁二烯基团逐渐减少，说明聚合物出现降解，同时改性沥青老化后发生结构异化，芳香度增加，脂肪侧链长度增加。沥青相均分子量变大，聚合物均相分子量减小。经综合分析，改性沥青耦合老化过程中主要的化学变化为氧化及分子结构异化。以灰色关联度法对改性沥青的宏观性能指标与微观化学结构进行对比分析，以羰基指数和芳香度分别代表改性沥青耦合老化氧化和结构异化两个方面的老化程度，发现芳香度与针入度、软化点、135℃粘度的关联程度在0.7～0.8之间，羰基指数与针入度、软化点、135℃粘度的关联度在0.6～0.9之间，说明热光耦合老化中氧化和结构异化引起的改性沥青性能指标变化程度不一。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 问题的提出及研究意义

1．2 沥青老化国内外研究现状

1．3 研究内容

1．4 技术路线

第二章 原材料的选择及试验方案

2．1 原材料的选择及试样制备

2．2 试验方案

2．3 试验中主要涉及的仪器设备

第三章 光热耦合老化对改性沥青路用性能的影响

3．1 光热耦合老化对改性沥青粘度的影响

3．2 热光耦合老化对改性沥青针入度的影响

3．3 光热耦合老化对改性沥青软化点的影响分析

3．4 光热耦合老化对改性沥青动态剪切流变性能的影响

3．4．1 耦合老化条件对改性沥青动态剪切流变性能的影响

3．1．2 基质沥青类型对改性沥青动态剪切流变性能的影响

3．5 关于热光耦合老化过程的热、光贡献率问题

3．6 本章小结

第四章 光热耦合老化对SBS改性沥青化学组成的影响

4．1 红外光谱分析

4．1．1 沥青红外光谱简介

4．1．2 基质沥青耦合老化红外光谱结果分析

4．1．3 改性沥青耦合老化红外光谱结果分析

4．1．4 红外光谱试验结论

4．2 核磁共振氢谱分析

4．2．1 核磁共振氢谱简介

4．2．2 基质沥青耦合老化核磁共振氢谱结果分析

4．2．2 改性沥青耦合老化核磁共振氢谱结果分析

4．3 凝胶渗透色谱分析

4．3．1 凝胶渗透色谱简介

4．3．2 基质沥青耦合老化凝胶渗透色谱结果分析

4．3．3 改性沥青耦合老化凝胶渗透色谱结果分析

4．4 SBS改性沥青热光耦合老化机理分析

4．4．1．改性沥青热光氧化机理探讨

4．4．2 改性沥青耦合老化结构异化探讨

4．5 本章小结

第五章 改性沥青在耦合老化指标关联度分析

5．1 改性沥青在耦合老化过程中性能变化机理分析

5．2 灰色关联分析法的使用

5．3 沥青结构与性能指标的关联度分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 进一步研究的建议

致谢

参考文献

在校期间发表的论著及取得的科研成果