全气候老化沥青混合料中老化沥青的性能研究

摘要

目前沥青路面广泛地应用在高速公路及机场等公共基础设施，而沥青老化是影响沥青路面使用寿命的主要原因。由于目前沥青老化方法局限在单影响因素和沥青胶结料，这与实际路面沥青混合料在多因素气候综合影响下的老化有着明显差异。
　　本课题着重研究了在全气候老化环境下，老化时间和沥青混合料类型对沥青混合料中老化沥青的性能影响。设计了AC-13和SMA-13两种沥青混合料级配，分别成型马歇尔试件和车辙试件，放入全气候老化箱中，老化时间设定为0h、1000h、2000h、3000h。分别取出达到老化时间的沥青混合料对其进行抽提、蒸馏提取沥青混合料中的老化沥青。通过对老化沥青的粘度指标、动态剪切流变(DSR)性能的研究来探讨全气候老化沥青的宏观性能的变化规律;利用红外光谱(IR)研究在全气候环境因素和混合料因素下，沥青老化前后特征官能团的变化;用目前最先进的原子力显微镜技术(AFM)来探讨老化沥青微观形貌(HeightSensor)、微观粘性力(Adhesion)以及模量(Modulus)等微观结构和力学性能的变化。从宏观和微观的角度共同揭示沥青混合料中沥青在全气候环境因素作用下的老化规律。
　　宏观性能方面，在全气候因素老化影响下，沥青混合料老化1000h、2000h、3000h后的沥青粘度逐渐增加，DSR的车辙因子逐渐增加。AC-13和SMA-13沥青混合料中老化沥青的粘度随着老化时间变化区别不大;但是随着老化时间的增加，同样的老化时间下，AC-13沥青混合料中老化沥青的抗车辙因子明显大于SMA-13沥青混合料中的老化沥青。
　　微观性能方面，全气候老化沥青混合料中，红外结果表明:1、随着老化时间增加，AC-13与SMA-13混合料中沥青均产生一定程度的吸氧反应，AC-13沥青混合料的吸氧反应较SMA-13更为强烈。2、AC-13混合料中SBS改性剂的分解速度比SMA-13混合料中的更加迅速。3、相比AC-13沥青混合料，SMA-13沥青混合料抗老化能力更好。原子力显微镜结果表明:1、AC-13与SMA-13沥青混合料中沥青形貌粗糙度随着老化时间的增加而逐渐降低。2、AC-13与SMA-13沥青混合料中沥青形貌高度随着老化时间增加逐渐降低，趋于“扁平化”，“蜂状”结构区域形貌高度总体比非“蜂状”结构区域的要高。3、AC-13与SMA-13沥青混合料中沥青微观粘性力和模量随着老化时间的增加均出现先减小后增加的趋势，老化3000h沥青的粘性力与模量显著增加，“蜂状”结构区域的微观粘性力和模量均比非“蜂状”结构区域的要大。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 沥青老化机理

1．3．1 沥青热氧老化

1．3．2 沥青光氯老化

1．3．3 沥青水老化

1．3．4 老化对沥青微观组成结构的影响

1．4 本课题研究的目的和内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

1．5 本课题的实践与学术意义

第二章 材料和试验方法

2．1 试验材料

2．1．1 改性沥青

2．1．2 集料

2．1．3 矿粉

2．1．4 沥青混合料的成型试件

2．2 试验方法

2．2．1 沥青及混合料常规指标测试

2．2．2 流变学性能试验

2．2．3 红外光谱(IR)试验

2．2．4 原子力显微镜(AFM)试验

2．2．5 沥青混合料全气候老化箱试验

2．2．6 沥青混合料抽提蒸馏试验

第三章 AC-13全气候老化沥青混合料中的沥青性能

3．1 AC-13老化沥青混合料中沥青的布氏粘度试验结果

3．2 AC-13老化沥青混合料中沥青的DSR试验结果

3．3 AC-13沥青混合料中老化沥青的红外试验结果

3．3．1 红外光谱波峰面积比结果

3．4 AC-13沥青混合料中老化沥青的原子力显微镜结果

3．4．1 AC-13沥青混合料中沥青的老化微观形貌分析

3．4．2 AC-13沥青混合料中沥青的老化微观粘性力分析

3．4．3 AC-13沥青混合料中沥青的老化微观模量分析

3．5 本章小结

第四章 SMA-13全气候老化沥青混合料中沥青性能

4．1 SMA-13老化沥青混合料中沥青的布氏粘度试验结果

4．2 SMA-13老化沥青混合料中沥青的DSR试验结果

4．3 SMA-13老化沥青混合料中沥青的红外试验结果

4．3．1 红外光谱波峰面积比结果

4．4 SMA-13沥青混合料中老化沥青的原子力显微镜结果

4．4．1 SMA-13沥青混合料中沥青的老化微观形貌分析

4．4．2 SMA-13沥青混合科中沥青的老化微观粘性力分析

4．4．3 SMA-13沥青混合料中沥青的老化微观模量分析

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

图表目录

致谢

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