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模拟紫外环境下基质沥青多尺度老化因素研究
| 论文题名： | 模拟紫外环境下基质沥青多尺度老化因素研究 |
| 关键词： | 路面材料;基质沥青;老化过程;紫外环境 |
| 摘要： | 沥青的结构组成异常复杂，即使是相同标号的沥青其内部组成也存在较大的差异，从而表现出不同的性能。中国海拔高于1000m的面积占全国土地面积的50%左右，此类地区基本都是紫外辐射高值区。该地区的沥青路面往往会较早的老化破坏。本文通过自制的紫外老化设备对四种基质沥青进行紫外老化试验，并对老化前后的沥青样品进行宏观微观测试，研究基质沥青的紫外老化规律，并探究不同组成成分的基质沥青对紫外辐射的敏感程度。 通过深入了解中国紫外线的时空分布规律，结合课题组现有设备，对原有的步入式环境箱进行改造，加入温度控制系统和紫外辐射光源，从而实现定温下的模拟紫外老化过程。 通过棒状薄层色谱法、动态剪切流变试验以及红外光谱试验分别测定并分析四种基质沥青老化前后的四组分、粘弹特性以及羰基指数的变化，以此三个试验所得结果作为评价沥青紫外老化程度的性能指标；通过凝胶渗透色谱试验（GP C）、元素分析试验、核磁共振波谱试验（NMR）分别测定基质沥青老化前后的相对分子量、元素组成的变化以及沥青分子中H和C的归属情况，并确定四种基质沥青的平均分子结构参数，分析四种沥青微观结构组成的差异；最后通过微观结构组成与沥青各性能指标进行灰色关联分析并建立BP神经网络模型，以分析各微观结构及性能指标对沥青紫外老化程度的影响。主要研究结论如下： （1）四种沥青饱和分的含量在一定程度上会影响基质沥青的紫外老化，饱和分含量TPK＜ZH＜KL＜DH，沥青质与胶质相对含量增量DH＜KL＜ZH＜TP K，沥青紫外老化程度与饱和分含量成负相关关系。 （2）老化过后四种沥青的粘弹特性演变规律一致，但老化程度存在较大差异。随着老化时间的延长，车辙因子逐渐增大、相位角变小、感温性能变弱；老化后羰基指数在前期增长明显，后期趋于平缓。 （3）四种基质沥青经紫外老化后，分子量整体变大，分散系数变小，分子量在104.0-104.5区间内的分子含量变少，在103.5-104.0区间内的分子含量变多，这也说明了紫外老化和热氧老化在机理上存在不同；老化过后芳香碳率增加、烷基碳和环烷碳率减少，说明沥青经紫外老化后其芳香成分变多。 （4）通过灰关联分析法及BP神经网络建立四种基质沥青老化特性与微观结构组成之间的关系模型，通过对模型公式的分析，沥青平均分子量、芳香碳率和芳香环周边氢的取代率对基质沥青胶体结构、流变特性以及羰基指数有较大影响。 |
| 作者： | 刘孟祥 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 孔令云 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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