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原文传递不同老化条件下高粘改性沥青胶体体系相容性评价研究

论文题名：	不同老化条件下高粘改性沥青胶体体系相容性评价研究
关键词：	沥青路面;高粘改性沥青;相容性;耐老化性能
摘要：	为响应国家建设“海绵城市”号召，排水沥青路面因具有优良的排水、抗滑和降噪等功能而成为研究热点。高粘改性沥青作为排水沥青路面的黏结材料，其耐老化性能对排水沥青路面的结构稳定和使用寿命至关重要。本文运用沥青胶体理论和分子动力学模拟，结合不同老化条件下高粘改性沥青微宏观试验，研究不同老化条件下高粘改性沥青胶体体系相容性，为改善高粘改性沥青的耐老化性能提供理论和方法指导。　　采用旋转薄膜烘箱、压力老化箱和紫外老化箱对70#基质沥青和SBS高粘改性沥青进行短期老化、长期老化和紫外老化。采用针入度、软化点和延度试验测试了沥青老化前后的基本性能。结果表明，SBS高粘改性沥青比70#基质沥青具有更好的抗老化性能。　　利用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）和荧光显微镜（FM）研究了不同老化条件下高粘改性沥青的化学组成和微观分布特征。FTIR试验结果表明，短期老化和长期老化主要以热氧老化为主，生成大量羰基和亚砜基等极性氧化官能团，且长期老化中氧化反应更加显著，同时高粘剂发生部分降解。紫外老化主要以高粘剂的降解的形式发生老化，聚丁二烯官能团含量显著减少，羰基和亚砜基官能团含量变化较小。FM试验结果表明，短期老化使高粘改性沥青大量絮状结构分解，出现点状结构；长期老化使高粘改性沥青絮状结构大量减少，边界出现模糊；紫外老化随照射时间增长，高粘剂分布的絮状结构逐渐破坏，紫外老化64 h与长期老化结果相似。　　利用四组分法（SRAR）、斑点试验和絮凝滴定试验评价不同老化条件下高粘改性沥青的相容性。SRAR发现，3种老化使沥青中沥青质和胶质含量增加，饱和烃和芳香烃含量减小。通过胶体不稳定指数IC评价沥青胶体相容性，在短期老化和长期老化中，沥青老化程度与IC值呈正相关；长期老化后，胶体相容性最差；在紫外老化中，沥青质含量增加、芳香分含量减少是影响沥青胶体相容性的主要因素。斑点试验快速评价了高粘改性沥青的相容性，与SRAR结果一致。絮凝滴定试验通过溶解调和值SBN、不溶解值IN值和Heithaus参数定量评价高粘改性沥青的相容性。结果表明，高粘剂和老化均对沥青胶溶能力无明显改变，但降低了沥青可溶质溶解能力和整体胶体结构稳定性。　　基于分子动力学模拟评价了不同老化条件下高粘改性沥青的相容性。采用四组分（12分子）建模方法构建老化沥青分子模型，采用密度、内聚能密度和溶解度等参数共同验证模型合理性，并通过计算高粘剂分子模型和基质沥青模型溶解度差、相互作用能以及径向分布函数（RDF）评价共混模型的相容性，模拟结果与宏观试验基本一致。分析模型分子势能变化，发现高粘改性沥青的分子总作用能增加，但相互作用能减小，相容性变差。径向分布函数指出沥青相容性变差主要原因是饱和分包裹了高粘剂，并导致沥青质与高粘剂分散。
作者：	黄东
专业：	材料与化工
导师：	黎晓
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023