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原文传递高粘度改性沥青老化前后多尺度特性研究

论文题名：	高粘度改性沥青老化前后多尺度特性研究
关键词：	高粘度改性沥青;老化机理;化学组分;流变特性;多尺度分析
摘要：	老化严重影响高粘度改性沥青的路用性能，是导致透水沥青路面产生各种病害的主要原因之一。目前，高粘度改性沥青老化影响评价多集中于宏观性能，而对其老化后微观表面结构、化学组分的变化尚不清楚。因此，非常有必要从宏观、微观以及化学组分，多尺度分析高粘度改性沥青老化特性，揭示其老化机理，为改善高粘度改性沥青抗老化性能提供理论基础。　　本文以70#基质沥青与SBS改性沥青为原沥青，制备了不同高粘改性剂掺量的高粘度改性沥青。采用沥青三大指标试验和60℃动力粘度试验探究了高粘度改性沥青老化前后基本性能的变化。结果表明，以SBS改性沥青为原沥青的高粘度改性沥青在高温性能、低温抗裂性能、抗变形能力、黏度以及抗老化性上均优于以70#基质沥青为原沥青的高粘度改性沥青。　　利用动态剪切流变仪(DSR)分析了高粘度改性沥青老化前后黏弹特性的变化规律。结果表明，掺入高粘改性剂可以提高沥青的高温稳定性、抗老化性、抗车辙性能、以及有效改善沥青中弹性比例的含量，同时降低温度敏感性，使其适用于更宽的温域环境。老化导致沥青内部粘性成分向弹性成分转化，增强其抵抗外荷载的能力，同时降低沥青频率敏感性、应力依赖性。　　采用傅里叶红外光谱(FTIR)和凝胶渗透色谱(GPC)技术手段分析了高粘度改性沥青老化前后官能团组成、分子量及其分布的变化。结果表明，老化后，沥青内部羰基(C=O)、聚丁二烯含量降低，聚苯乙烯含量基本保持不变。不同掺量高粘度沥青在同一老化阶段聚合物损伤比基本相同，同时，老化导致聚合物分子量降低，沥青质分子量升高，分散系数变宽。结合老化对高粘度改性沥青化学官能团及分子量的影响表明，高粘度改性沥青的老化是基沥青的老化和聚合物老化的综合体现，同时聚合物老化后发生降解是以同比例进行，并不受聚合物掺量的影响。　　采用荧光显微镜(FM)和原子力显微镜（AFM）分别测试了高粘度改性沥青微观尺度下老化前后聚合物结构特征和分散情况以及纳米尺度下老化前后表面微观形貌的变化。荧光显微镜结果表明，随着高粘改性剂掺量增加，聚合物相由分散的点状结构逐渐变为连续的“空间网络”结构。老化后聚合物相结构遭到破坏，颜色变浅，轮廓变模糊，且连续相逐渐消失。原子力显微镜结果表明，不同沥青的微观表面均存在蜂型结构、包裹相以及连续相3种相结构，且高粘改性剂的加入会导致蜂型结构变模糊以及沥青表面粗糙度增加。老化导致SBS改性沥青包裹相消失，并且其蜂型结构数量和面积先增加后减少，最大单个蜂型结构面积增大，amp;nbsp;表面粗糙度先减小后增加，而均方根粗糙度随老化逐渐减小。高粘度改性沥青老化后蜂型结构面积先增加后减小，蜂型结构数量以及表面粗糙程度受短期老化影响不大，但长期老化后急剧减少。
作者：	田于锋
专业：	交通运输工程
导师：	赵毅
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022