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原文传递光热耦合对聚合物改性沥青及其混合料性能的影响与防治措施研究

论文题名：	光热耦合对聚合物改性沥青及其混合料性能的影响与防治措施研究
关键词：	聚合物改性沥青;光热耦合;混合料;老化降解;路用性能
摘要：	聚合物改性沥青具有优越的高低温性能，在国内外道路建设领域得到了广泛的应用。环境因素中的光和热等均可引起聚合物改性沥青发生老化降解，导致聚合物改性沥青混凝土路面性能的恶化，影响路面的使用寿命。然而目前的研究大都着重于光或热等单一因素对聚合物改性沥青老化性能的影响，对于光热耦合作用对老化过程中聚合物改性沥青性能影响的研究却很少。因此，研究光热耦合作用对聚合物改性沥青性能的影响，提高聚合物改性沥青的耐老化性能具有重要意义。　　本文分别以SBS改性沥青和SBR改性沥青为研究对象，研究了光热耦合作用对聚合物改性沥青物理性能的影响;分析了不同种类的防老剂对聚合物改性沥青热氧和光热耦合老化性能的改善效果;利用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)和荧光显微镜研究了光热耦合作用对不同聚合物改性沥青、防老剂/聚合物改性沥青共混体系官能团结构和微观形貌的影响，探讨了结构变化、形貌差异和性能变化之间的关系;研究了光热耦合老化对聚合物改性沥青混合料路用性能的影响。主要研究结论如下: 　　 (1) SBS改性沥青在不同紫外光强（0μW/cm2、950μW/cm2、1200μW/cm2）和不同温度(40℃、60℃)耦合条件下表现出不同的耦合老化效应。在温度较低(40℃)时，光热耦合作用并不太明显，仅当紫外光强较高（1200μW/cm2）时，SBS改性沥青的粘度和软化点才显著增大;而在较高温度(60℃)下，紫外光强为950μW/cm2、1200μW/cm2时，SBS改性沥青的粘度和软化点均快速增大，光热耦合效应显著。　　 (2) SBR改性沥青在光热耦合作用下，其耦合老化效应不同于SBS改性沥青，表现为在较低温度(40℃)时，在不同紫外光强度(950μW/cm2、1200μW/cm2)的作用下，SBR改性沥青的粘度和软化点均明显增大，光热耦合效应较为显著，而在较高温度(60℃)时，紫外光强的变化对SBR改性沥青性能的影响程度降低，光热耦合效应减弱。这可能是因为SBR对温度的敏感性较高，在较低的温度下受紫外光的作用SBR的分子就易于发生降解。　　 (3)分别添加五种不同种类的防老剂，从热氧和光热耦合老化后的粘度增量与软化点增量两方面分析，发现对于SBS改性沥青，有机蒙脱土(OMMT)对其耐热氧和耐光热耦合老化性能均具有明显的改善作用，添加不同掺量的OMMT使得SBS改性沥青的低温性能下降，高温稳定性增强，而OMMT用量为3％时，其耐光热耦合老化性能较好;抗氧化剂1010则对SBR改性沥青耐热氧和耐光热耦合老化性能的改善作用较优，添加不同掺量的抗氧剂1010改善了SBR改性沥青的低温性能，对其高温性能影响不大，而且抗氧剂1010用量在0.6％时，对SBR改性沥青的耐光热耦合老化性能较优。　　 (4)红外光谱分析表明，在热氧和光热耦合老化后，SBS改性沥青和SBR改性沥青的羰基和亚砜基官能团指数均呈增大的趋势，丁二烯基官能团指数呈下降趋势，这说明SBS、SBR改性沥青的老化过程是沥青氧化和聚合物降解并存的过程。相较于热这一单一因素的影响，光热耦合作用导致SBS、SBR改性沥青的羰基指数和丁二烯基指数变化幅度更大，促使SBS、SBR改性沥青的老化过程加速。分别添加不同分量的OMMT和抗氧剂1010后，SBS、SBR改性沥青共混体系的羰基指数和丁二烯基指数变化幅度相比于SBS、SBR改性沥青会降低40～50％左右，说明OMMT和抗氧剂1010分别对SBS、SBR改性沥青的耐老化性能起到了改善效果。　　 (5)荧光显微镜分析表明，老化前SBS在SBS改性沥青中以颗粒状分布，OMMT的加入使得SBS在OMMT/SBS改性沥青共混体系中呈现细条状。热氧和光热耦合老化使SBS改性沥青的网络结构消失，SBS发生降解。而OMMT的加入在一定程度上抑制了SBS的降解和沥青的氧化，改善了SBS改性沥青的耐光热耦合老化性能。抗氧剂1010对SBR改性沥青的微观形态的影响有类似规律。　　 (6)光热老化使得SBS改性沥青混合料的浸水残留稳定度、冻融劈裂强度比和动稳定度下降，导致SBS改性沥青混合料的路用性能下降。而OMMT的加入使得SBS改性沥青混合料的水稳定性和高温稳定性升高，而且在光热老化后混合料的水稳定性和高温稳定性的降低幅度要小于未加OMMT的混合料。这说明OMMT的加入改善了SBS改性沥青混合料的路用性能，同时削弱了光热老化对SBS改性沥青混合料路用性能劣化的影响。
作者：	王会
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：	2013
正文语种：	中文