再生剂在老化沥青中扩散的研究

摘要

道路老化沥青的再生对创建节约型社会、环境保护等有重要意义,而再生沥青的性能在一定程度上取决于老化沥青与再生剂混合程度。扩散是老化沥青再生的一个重要概念,扩散过程可以增加混合物的均一稳定性。因此,再生剂在老化沥青中扩散过程的研究为再生剂的选择提供了重要的指导意义。
　　 本文建立了扩散模型,确定了影响扩散的因素,采用了粘度、傅立叶红外分析、四组份分析表征方法研究了各因素对再生剂在老化沥青中的扩散行为的影响,并通过SHRP分析手段研究了对不同再生剂进行了再生效果评价。
　　 扩散实验证明再生剂在老化沥青中的扩散符合Fick扩散定律。本文使用Fick扩散公式得到了再生剂在老化沥青中的扩散系数,本文研究了温度、时间、分子结构组成对扩散的影响。在粘度实验中,实验结果表明温度对于扩散系数有很大的影响,温度升高扩散系数增加；随着扩散时间的延长,再生剂在沥青中浓度梯度变小,扩散系数减小；距初始界面距离大,浓度梯度小,相应扩散系数小:不同再生剂之间的扩散系数也有比较大的区别,这主要与再生剂中芳香分的含量以及分子大小和极性有关。在红外分析试验研究中,对一些参数例如温度、扩散剂的分子尺寸、极性等对扩散的影响进行了分析,结果表明温度对扩散速率的影响比较大,一些物质(模拟化合物),可以在扩散后通过红外分析手段进行检测,通过对模拟化合物的慎重选择,可以考察分子尺寸、极性对扩散速率的影响。利用红外试验数据及斯托克斯.爱因斯坦公式可以模拟扩散过程。这部分的研究为选择合适再生剂提供了依据。
　　 采用SHRP分析试验对不同组分的再生剂效果进行评价验证,对三种再生沥青及其RTFOT残留沥青、PAV残留沥青进行分析,最终确定其路用性能等级。从实验结果看以看出:与新鲜沥青相比,无论是采用何种再生剂,其加入均使沥青的高温抗车辙能力有不同程度的降低但也基本能恢复达到新鲜沥青的性质；三种再生剂的加入增强了沥青的抗疲劳能力及抗低温开裂能力,其中再生剂C再生的再生沥青其低温抗裂性能、再生剂B的再生沥青抗疲劳能力要优于其他再生剂再生剂再生的沥青,说明芳香分含量高的油品对改善老化沥青低温抗裂性能抗疲劳能力方面有较高的优势,但某种程度上也与老化沥青种类有关。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前言

1.1 课题研究背景

1.2 研究现状

1.3 再生剂在老化沥青中扩散的研究

1.3.1 扩散理论

1.3.2 红外光谱测量方法

1.3.3 扩散系数的影响因素

1.3.4 扩散方面相关的研究

1.4 再生沥青性能指标的评价

1.4.1 沥青高温性质评价

1.4.2 沥青低温性能评价

1.4.3 沥青性能(PG)分级

第二章 实验分析方法

2.1 实验模型

2.1.1 扩散实验模型

2.1.2 研究流程

2.2 实验分析方法

2.2.1 油品运动粘度的测定

2.2.2 油品密度测定

2.2.3 石油沥青动力粘度测定

2.2.4 新鲜沥青的氧化(PAV)

2.2.5 石油沥青组分测定法

2.2.6 红外分析法

2.3 影响扩散因素的分析

2.4 再生剂的选择

2.5 实验仪器与试剂

第三章 结果分析与讨论

3.1 粘度试验部分

3.1.1 粘度试验数据分析

3.1.2 时间对扩散结果影响的讨论

3.1.3 温度对扩散效果影响的讨论

3.1.4 位置对扩散效果影响的讨论

3.1.5 再生剂组成对扩散效果影响的讨论

3.2 红外分析部分

3.2.1 红外谱图解析

3.2.2 时间对扩散的影响

3.2.3 温度对扩散的影响

3.2.4 位置对扩散的影响

3.2.5 不同标记物扩散效果对比

3.3 四组份分析部分

3.3.1 位置对于扩散效果影响的讨论分析

3.3.2 温度对扩散效果的影响

3.3.3 时间对扩散效果的影响

3.4 小结

第四章 再生剂效果评价研究

4.1 实验部分

4.1.1 试验原料

4.1.2 试验方法

4.2 结果与讨论

4.2.1 弯曲梁流变BBR实验及其结果分析

4.2.2 动态剪切流变DSR实验及其结果分析

4.2.3 沥青的粘度测定

4.3 小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位论文期间取得的学术成果

致谢