详情

原文传递增塑剂对超硬质改性沥青性能影响研究

论文题名：	增塑剂对超硬质改性沥青性能影响研究
关键词：	超硬质沥青;增塑剂;路用性能;傅里叶红外光谱;分子动力学模拟
摘要：	欧美国家在上世纪已广泛将硬质沥青作为路面铺筑材料，因硬质沥青优异的高温性能而引起我国学者的关注。近些年来，我国开始对硬质沥青进行研究。依照现有对煤直接液化残渣的产物超硬质沥青的研究显示，超硬质沥青的加入可以大幅提升沥青的高温性能，但同样具有硬质沥青的通病，在低温环境下表现不好，从而限制其应用场合。因此需要对改善硬质沥青低温性能进行探索。增塑剂以其优异的低温柔韧性而逐渐出现在大众视野，它的加入使得沥青的低温性能得到显著提升。因此研究增塑剂对超硬质改性沥青低温性能的改善以及对其他性能的影响非常有必要，本文基于室内试验、分子动力学模拟、微观测试对增塑剂/超硬质改性沥青的路用性能进行研究。主要研究内容包括：　　对增塑剂/超硬质改性沥青制备工艺进行研究，进行原材料选取，硬质沥青选取粒状超硬质改性沥青SHA。通过对增塑剂的充分了解，选取低温柔韧性能好、无毒无味的对苯二甲酸二辛酯（DOTP）和癸二酸二辛酯（DOS）；选定三大指标试验作为评价标准，分别从改性沥青高温和低温性能的变化来确定其制备工艺。　　研究不同掺量增塑剂/超硬质改性沥青低温性能，采用延度试验研究改性沥青低温延展性能，研究发现改性沥青低温延展性能随增塑剂增加而不断提升；采用弯曲梁流变试验研究改性沥青老化前后低温蠕变性能，结果表明增塑剂的加入使得改性沥青低温蠕变性能变好。　　采用差示热扫描试验和分子动力学模拟沥青内聚能密度变化研究改性沥青玻璃化转变温度，研究发现两者所呈现结果具有相同趋势，增塑剂均使得超硬质改性沥青Tg降低。一方面验证增塑剂能够提升沥青低温性能，另一方面能够证实分子动力学模拟能够应用于沥青低温性能研究。　　针对改性沥青高温性能评价，本文采用软化点试验对改性沥青高温流动性进行评价，研究发现适当掺量的增塑剂对超硬质沥青的高温性能有提升作用；采用动态剪切流变试验对改性沥青高温流变性能进行测试，结果显示增塑剂的加入对高温性能产生不同程度的影响，主要表现在PG等级的上下浮动。通过不可重复蠕变试验所得到的应变恢复率和不可恢复蠕变柔量在不同掺量时表现也不同。　　针对路面的疲劳开裂，通过动态剪切流变试验获得改性沥青的疲劳因子与平均应力恢复率R，研究发现增塑剂的加入使得超硬质改性沥青的疲劳因子减小，对沥青的疲劳性能起到显著的改善作用，通过对比R的变化，证明3.5％掺量DOTP，3%掺量DOS改善作用最为明显；采用延度试验对改性沥青的弹性恢复性能进行研究，结果显示相较于超硬质改性沥青，增塑剂的加入使得弹性恢复得到提升。　　针对改性沥青的微观机理，采用红外光谱测试对其进行官能团测定，借此增塑剂与超硬质改性沥青的反应情况。测试结果表明增塑剂与超硬质改性沥青并没有发生化学反应，仅是简单的物理共混；采用分子动力学模拟沥青组分的相对浓度分布，结果显示增塑剂与沥青质呈现反比例分布，并没有被沥青质吸附而减弱其效果。
作者：	张虎林
专业：	交通运输工程
导师：	周纯秀
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连海事大学
学位年度：	2022