基于AFM的SBS改性沥青老化前后微观特性研究

发布时间：2020-11-11 19:50

　　 SBS改性沥青凭借优异的路用性能受到了越来越广泛的关注,而老化作为影响沥青路面使用性能的主要因素之一,伴随着沥青混合料从生产拌合、储存运输至摊铺使用的全寿命阶段。因此,对SBS改性沥青的老化行为进行深入的研究有着十分重要的意义。目前对SBS改性沥青老化前后的宏观性能研究已日趋成熟,而对微观尺度下的性能变化研究还有待深入。本文利用原子力显微镜技术对老化前后的SBS改性沥青进行微观特性的研究。首先,采用针入度、软化点和延度指标对老化前后的基质沥青与SBS改性沥青进行基本性能的分析,同时利用差示扫描量热法对沥青老化前后的热稳定性进行分析。结果表明:SBS改性剂的加入可以在一定程度上改善沥青的高温性能,并使其低温抗裂性得到增强,能够提高沥青的热稳定性,同时,SBS改性剂的加入可以降低老化对沥青性能的影响,提高沥青的抗老化能力。其次,利用衰减全反射傅里叶红外光谱技术对沥青进行化学官能团的定性分析,并采用羰基指数与亚砜基指数进行老化前后特征官能团的定量评价。结果表明:老化使沥青官能团发生了明显的变化,随着老化程度的加深,无论是基质沥青还是SBS改性沥青,羰基指数与亚砜基指数逐渐增大,且这种变化在基质沥青中最为明显,表明基质沥青受老化作用的影响显著,相较而言SBS改性沥青具有较好的抗老化性能。SBS改性剂在老化过程中发生了降解反应,一定程度上减小了羰基指数与亚砜基指数的变化幅度,降低了沥青的老化程度。最后,利用原子力显微镜技术,从表观形貌和力学特性两个方面对微观尺度下沥青的老化行为进行研究。结果表明:无论是基质沥青还是SBS改性沥青,均存在一种特殊的“蜂状结构”。随着老化程度的加深,“蜂状结构”数量减少,面积占比下降,沥青表面粗糙度降低,相态差异性逐渐减小。此外,SBS改性剂的加入可以提高沥青的微观粘附力与DMT模量,改善沥青的微观力学特性。在老化的过程中,两种沥青微观粘附力逐渐下降,粘附性能降低;DMT模量逐渐上升,呈现更多的弹性性能,SBS改性沥青的微观力学指标变化幅度小于基质沥青,表明其抵抗老化作用能力强,抗老化性能优异。利用统计分析软件针对微观力学指标与宏观力学指标进行相关性分析,表明二者具有良好的相关性,老化前后沥青宏观尺度与微观尺度下的力学性能变化呈现出一致的规律。
【学位单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U414
【部分图文】：

技术路线图

图 2-1 陶瓷皿自然流淌成型 AFM 试样Fig. 2-1AFM Sample for ceramic dish forming.3 原材料基本性能分析在实际工程中，沥青三大指标（针入度、软化点、延度）常用来评价沥青路用，同时，沥青作为一种粘弹性材料，其性能与温度有着密切联系，研究沥青的感能对于改善沥青路面工作性与服务性也有着重要意义。3.1 三大指标分析（1）针入度针入度作为评价沥青质量的主要指标之一，用来表示沥青的稠度，从而间接衡青的软硬程度以及抵抗变形的能力。本文选取基质沥青与 SBS 改性沥青，测定化前后的针入度值，测试温度为 25℃，并采用残留针入度比，即老化后的针入度

发生不可逆的形变，其转变温度为粘流温度 Tf，如图 2-2 所示[52]。本文采用差示扫描量热法（Differentialscanningcalorimetry,DSC）来研究沥青的热力学性能。DSC 以一种在测试温度范围内没有相态变化的物质为参比物，通过程序温度控制系统，测量输出到被测试样与参比物的功率差随温度关系的一种技术手段[53]。沥青是一种多烃类组分组成的复杂物质，不同组分对于温度的敏感性不同，相态转变温度各不相同，因此，DSC 曲线上表现出的转变峰是一个宽温域的重叠峰，没有确定的转变温度[54]。图 2-3 是基质沥青未老化状态下的 DSC 曲线图，由图中可以看到在-15℃与 40℃范围内有 2 个明显的宽吸热峰，本文选用吸热峰温度范围的中间点来表征相态转变区的平均温度。
【参考文献】

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本文编号：2879657