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老化对高粘SBS改性沥青性能和微观结构影响的研究

作者:时间:2017-11-24点击数:

[摘要]随着海绵城市理念的深入人心,排水沥青路面在国内外得到了广泛的推广和应用。而高粘SBS改性沥青以其优良的性能被大量使用在排水沥青路面当中。同时由于排水沥青路面大孔隙的特点,沥青的老化程度会远远大于常规沥青路面中的沥青,因此高粘度SBS改性沥青老化机理的研究对于改善排水路面大的路用性能有很大的实用价值。但是有关高粘SBS改性沥青的老化机理以及老化后改性沥青流变性能和化学性能变化的研究还不是很多。

本文主要以不同SBS掺量、不同基质沥青种类、不同SBS种类以及不同稳定剂含量制备的高粘SBS改性沥青为研究对象,首先将这些沥青进行短期老化(RTFOTTFOT)和长期老化(PAV),之后分别采用动态剪切流变仪(DSR)研究其流变性能变化;使用凝胶渗透色谱仪(GPC)和红外光谱仪(FTIR)分析其化学性能;利用荧光显微镜观察其中聚合物微观结构的变化。与此同时,结合沥青本身的一系列性能指标(三大指标,粘度和黏韧性)对SBS改性沥青的老化机理进行了深入分析,并尝试建立高粘SBS改性沥青微观参数和宏观性能之间的联系,最后还评价了使用不同掺量的高粘SBS改性沥青制备的排水沥青混合料的性能变化。

通过以上的研究得出了以下一系列结论:首先相位角主曲线可以很好表征SBS改性沥青在老化过程中流变性能的变化;在SBS改性沥青老化过程中主要破坏的是化学交联作用形成的共价键,SBS分子自身的链断发生的破坏很少。同时对于高粘度SBS改性沥青而言,由于交联作用很广泛导致共价键的密度和数目都很大,因此即便是在长期老化后,仍然有足够数目的共价键来维持SBS结构的完整性,在流变性能上表现为相位角主曲线的平台区一直保持存在。因此稳定剂对于维持和提高改性沥青的各项性能都是至关重要的,同时对于抗老化性能的提升也很明显。但是在SBS改性沥青的制备中不能一味增加稳定剂或者SBS的掺量,而是要根据SBS的掺量选择合适的稳定剂含量以及最佳的搅拌时间,从而使SBS改性沥青的性能达到最优。接下来通过对比不同方法获得的老化结果可知,使用荧光显微镜图像来定量分析SBS改性沥青的老化是不可取的。最后有关排水沥青混合料的研究表明,使用高粘度SBS改性沥青可以显著提高排水沥青路面的性能,但是随着SBS掺量的增加,排水沥青路面性能的改善效果逐渐放缓,所以综合实际施工可行性和经济角度考虑,并不是SBS掺量越高的改性沥青效果越好。

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