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原文传递 SBS改性沥青混合料的老化与再生研究

论文题名：	SBS改性沥青混合料的老化与再生研究
关键词：	苯乙烯共聚物;改性沥青;沥青混合料;紫外老化;掺加再生剂;路用性能
摘要：	SBS改性沥青混合料已被广泛应用于高等级公路建设中，但在沥青路面的服役过程中，光、热、氧、水等的作用会使SBS改性沥青混合料发生老化，导致沥青路面出现坑槽、裂缝、车辙等一系列病害现象。因此，改性沥青路面在使用一定年限后需要进行维修或重建，由此会产生大量的废旧SBS改性沥青混合料，这不仅浪费资源，也将给环境造成巨大压力。近些年来，对废旧SBS改性沥青混合料的老化评价和再生利用已经成为了国际上道路材料领域研究的热点问题。　　本文首先采用短期热氧、长期热氧和紫外线辐照老化方式对SBS改性沥青进行模拟老化，对老化后的SBS改性沥青分别采用普通再生剂和反应型再生剂进行再生，通过测试物理性能来评价不同老化方式和不同再生剂对SBS改性沥青性能的影响；随后制备了SBS改性沥青混合料，对其进行了短期热氧、长期热氧和紫外老化，采用掺加再生剂和新SBS改性沥青混合料的方式对老化SBS改性沥青混合料进行再生，通过路用性能的测试评价了不同再生剂和新料掺量对再生SBS改性沥青混合料路用性能的影响；最后，从老化及再生的SBS改性沥青混合料中分离出了SBS改性沥青胶结料，检测了其物理性能，并利用红外光谱及荧光显微镜对胶结料的微观结构进行表征。主要研究结论如下：　　（1）短期热氧老化使得SBS改性沥青的粘度增大，针入度、延度和软化点减小；长期热氧老化和长期紫外老化均使SBS改性沥青的软化点和粘度增大，针入度和延度减小，其中延度的降低最为严重。普通再生剂和反应型再生剂均对老化SBS改性沥青的物理性能有恢复作用，但反应型再生剂的恢复效果更为突出。　　（2）短期热氧老化、长期热氧老化和长期紫外老化均使得SBS改性沥青混合料的路用性能下降，表现为浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比、抗弯拉强度和极限弯拉应变减小，动稳定度增大。但短期热氧老化对改性沥青混合料的路用性能的影响较小，而长期热氧老化和长期紫外老化则使路用性能严重降低。　　（3）反应型再生剂能够较好地恢复老化SBS改性沥青混合料的各项路用性能，当再生剂掺量在12％以内时，混合料各项路用性能恢复得较快，而当掺量≥12%之后恢复效果的增长逐渐趋于平缓。将掺有12%反应型再生剂的再生混合料与未老化的新混合料以不同比例混合，当新旧料比≥6:4时，再生混合料的各项路用性能能够满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中对于改性沥青混合料的要求。　　（4）对从老化及再生的SBS改性沥青混合料中分离出的SBS改性沥青胶结料进行性能测试发现，相比于老化SBS改性沥青胶结料，再生SBS改性沥青胶结料的软化点和粘度降低，针入度和延度提高，这表明反应型再生剂可以很好地恢复老化SBS改性沥青胶结料的物理性能，进一步证实了反应型再生剂对SBS改性沥青混合料路用性能良好的恢复效果。　　（5）FTIR分析表明，长期老化后改性沥青胶结料中SBS分子链中的C=C基团的特征峰强度减弱，而C=O和S=O的特征峰强度增大。加入反应型再生剂后，C=O基团的特征峰强度减弱而S=O基团的特征峰强度基本不变，同时谱图中有相应酯基的峰产生，表明反应型再生剂中的环氧基团可能与老化SBS分子链中生成的羧基发生了反应，生成了酯类化合物。　　（6）荧光显微镜分析表明，老化破坏了SBS在沥青胶结料中形成的交联网络结构，而反应型再生剂的加入使得SBS改性沥青胶结料中重新出现交联网状结构，这进一步证明反应型再生剂与老化SBS发生了反应，使断裂的SBS链段发生交联，部分恢复了SBS网络结构。
作者：	黄鑫
专业：	材料科学与工程
导师：	薛理辉
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文