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原文传递 SBS改性沥青重复老化与再生研究

论文题名：	SBS改性沥青重复老化与再生研究
关键词：	SBS改性沥青;重复老化;再生剂;物理性能;流变性能;微观结构;道路材料
摘要：	SBS改性沥青受到氧气、温度、紫外线等作用会发生老化，导致采用其铺筑的路面产生多种病害，需要对其养护维修，由此会产生大量的废旧 SBS改性沥青混合料。老化SBS改性沥青的再生可以使废旧SBS改性沥青混合料获得再利用，但再生 SBS改性沥青也会发生老化，采用其铺筑的路面达到一定服役年限后，会再次产生废旧 SBS改性沥青混合料。由于路面建设所需要的道路材料如沥青、石料等均是不可再生资源，因此老化 SBS改性沥青的重复再生利用研究对更好地解决由废旧SBS改性沥青混合料产生的环境与资源问题至关重要。　　本文通过压力老化（PAV）、紫外老化（UV）和长期热氧老化方式，分别制备了老化SBS改性沥青，并采用普通再生剂（CR）与两种反应型SBS改性沥青再生剂（RRA、RRB）对不同老化方式制备的老化SBS改性沥青再生，并采用相同的方法对其进行二次老化与再生以及三次老化与再生，制备了重复老化SBS改性沥青（CR-A-SMB、RRA-A-SMB与RRB-A-SMB）与重复再生SBS改性沥青（CR-R-SMB、RRA-R-SMB与RRB-R-SMB），研究了重复老化与再生对SBS改性沥青的物理性能、流变性能、化学结构和微观结构的影响。主要研究结论如下：　　（1）SBS改性沥青分别经过PAV老化、UV老化与长期热氧老化后，其相应的物理性能均表现为针入度、延度与软化点降低，而粘度增大，其中延度下降尤为明显，分别由28.5 cm降低至1.2 cm，3.4 cm和3.3 cm。　　（2）在三种老化条件下，重复老化与重复再生分别使 CR-A-SMB与CR-R-SMB的物理性能迅速变差，尤其是延度，如在 PAV老化条件下采用 CR制备的老化二次与老化三次SBS改性沥青的延度分别为0.3 cm与0 cm，采用CR制备的再生一次、二次和三次SBS改性沥青的延度分别是9.1 cm、0.9 cm和0.1 cm，即CR在SBS改性沥青再生二次时，对其延度已经没有恢复作用。　　（3）与 CR-A-SMB与 CR-R-SMB相比，在三种老化条件下 RRB-A-SMB与RRB-R-SMB在重复老化与重复再生的过程中均能够保持较好的物理性能。其中RRB在此过程中对延度的恢复作用更为明显，如在UV老化条件下，采用RRB制备的老化二次与老化三次SBS改性沥青的延度分别为10.9 cm与6 cm，采用RRB制备的再生一次、二次和三次SBS改性沥青的延度分别是34.8 cm，28.2 cm和16 cm，即便老化SBS改性沥青被再生二次，其延度依然能够达到新鲜SBS改性沥青的延度水平。　　（4）在PAV和UV老化条件下，RRB均能比CR更有效地恢复老化SBS改性沥青的流变性能。CR-A-SMB与CR-R-SMB的流变性能分别随着重复老化、再生次数的增加而迅速变差，极易发生低温疲劳开裂。而 RRB-A-SMB与RRB-R-SMB的流变性能则保持的较好，从而避免了容易发生低温疲劳开裂的情况。　　（5）FTIR分析表明：SBS改性沥青老化后，SBS中的C=C发生断裂并被氧化生成C=O化合物。采用RRB对老化SBS改性沥青再生，RRB中的环氧基团化合物与SBS改性沥青中的SBS氧化产物（如羧基等）发生了反应生成酯。与CR-A-SMB、CR-R-SMB相比，RRB-A-SMB、RRB-R-SMB在重复老化与再生过程中形成了较少的C=O和S=O，并保持了较多的C=C，这表明RRB与SBS氧化产物之间的反应在一定程度上恢复了SBS网络结构从而使SBS在重复老化过程中的降解程度减轻。　　（6）荧光显微镜观察进一步证明：RRB与 SBS氧化产物之间发生了反应从而使断裂的SBS分子链段之间发生交联形成细而密的SBS网络结构，使破损的SBS网络结构获得一定程度的恢复，而CR却对老化SBS改性沥青的微观结构没有明显的恢复作用。重复老化使RRB-A-SMB中的沥青相与SBS相之间的相容性提高，RRB-R-SMB中的SBS网络结构在重复再生过程中逐渐减少，但即便老化SBS改性沥青被RRB重复再生三次后，其微观结构中依然保持一些SBS网络结构。
作者：	秦德峰
专业：	材料学
导师：	余剑英
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文