高温多雨区SBS改性沥青及混合料老化特性研究

发布时间：2020-05-23 03:27

【摘要】：SBS改性沥青虽然应用广泛,但是在使用期中存在耐久性问题,在高温多雨区尤为普遍。老化使得SBS改性沥青各项技术性能劣化,最终对沥青混合料的路用性能产生极大的不利影响。本文通过试验对高温多雨区SBS改性沥青及混合料的老化特性进行了较为系统的研究。通过试验分析了改性剂掺量、加工工艺参数、助剂种类及含量对改性沥青抗老化性能的影响,在此基础上,通过建立非线性微分老化方程和老化速率方程,提出用老化速率参数r评价改性沥青的抗老化性能;通过灰色-突变理论分析可知,在163℃延时RTFOT试验条件下,SBS改性沥青各项技术指标均在老化100min内发生了突变,不同指标对沥青老化的敏感程度不同;建立了以粘度为参数的Arrhrenius方程,发现反应活化能随着老化时间延长而增加。通过荧光分析和IPP软件量化处理发现,SBS所占面积比和平均粒径随着老化时间延长呈现先增大后减小的趋势;通过FTIR试验可知沥青老化过程中主要发生的是吸氧反应,导致BI指数下降,CI、SI指数上升,并且CI指数与135℃布氏粘度有良好的线性关系;通过DSR试验发现SBS改性沥青的车辙因子(G*/sinδ)随着老化时间延长而显著上升,通过灰色关联熵分析发现亚砜基和羰基的含量对SBS改性沥青流变性能影响较大;通过DMA分析可知玻璃化温度T_g可以作为改性沥青低温性能的一个评价指标,与延度有良好的相关性。沥青老化导致粘附性下降,使用光电比色法和表面自由能理论能够对粘附性进行量化评价:随着老化时间延长,SBS改性沥青与集料的粘附率逐渐下降,与测试液体间的接触角逐渐变大,表面自由能及其分量逐渐减小。根据改性沥青中3300cm~(-1)处水分子羟基伸缩振动峰的变化,将水在沥青膜中的扩散过程分成了两个阶段,老化使得第一阶段的扩散系数逐渐增大。随着SBS改性沥青混合料老化程度的加深,动稳定度和综合稳定指数、最大荷载、抗弯拉强度和弯曲劲度模量均逐渐增加,最大弯拉应变、残留稳定度和冻融劈裂强度比均逐渐下降;不同老化程度沥青混合料的疲劳性能都可以用疲劳方程g-n/s进行表征,并且老化后的沥青混合料疲劳寿命对应力比变化更加敏感,耐久性变差。
【图文】：

改性沥青,沥青,沥青混合料拌和,沥青老化

影响沥青老化的最主要原因就是温度和氧气浓度，化，沥青中的活性基团发生氧化反应改变了沥青的化。SBS 改性沥青老化过程中 SBS 分子链会产生BS 受热后聚苯乙烯段较为稳定，聚丁二烯段受热后含有的不饱和 C=C 双键，容易与氧气发生反应从果大大降低。OT 试验模拟沥青的短期老化，因为该试验能够将沥拟沥青混合料拌和的实际状态。根据长安大学栗培时 RTFOT 试验能够模拟沥青在不同使用年限的老现性好，，室内老化 360min 大致相当于实际使用 6验采用上海昌吉地质仪器有限公司的 SYD-0610 型为了模拟 SBS 改性沥青的在使用期内的性能变化，80min、270min、360min。

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图 4.1 落射荧光显微镜 LW300LFT 图 4.2 荧光显微试片采用国际上实验室常用图像分析测量软件 Image pro-Plus 对所拍摄到的荧光显微进行处理，通过该软件计算 SBS 颗粒的面积、平均粒径等相关参数。对于曝光程度匀的荧光照片，借助 photoshop 软件进行切片，选取曝光均匀的切片用软件处理。定分散相 SBS 颗粒时，采用该软件的自动识别功能，避免了人为因素带来的分析误而实现图像处理、数据收集、数据处理一体化。（1）SBS 所占面积比首先在 Image pro-Plus 中读入放大倍数为 400 倍的 SBS 改性沥青原始荧光图片，测量结果的准确，需要进行黑白化处理，将荧光图片转换成黑白图片，使用 HSI 颜式来进行分色选择。黑白化处理后在照片中白色部分代表 SBS 颗粒，黑色部分代青。通过计算白色区域占整个区域的面积，可以得到 SBS 在改性沥青体系中所占面。通过大量试验证明该方法计算 SBS 所占面积比，实现 SBS 改性沥青微观分布状量化评价是合理可靠的，由于篇幅原因，本文仅给出了以 3411 星型改性剂，改性
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U414

【参考文献】