详情

原文传递 SBS改性沥青相容性及其工程性质的研究

论文题名：	SBS改性沥青相容性及其工程性质的研究
关键词：	改性沥青混合料;相容性;聚合物颗粒;热储存稳定性;反应性;相态结构;连续结构;基质沥青;荧光显微照相;物理;特征峰强度;试验结果;界面层;分散相;聚丁二烯;共混改性;改性机理;低温性能;测力延度;聚合物改性沥青
摘要：	聚合物改性沥青相容性是决定其热储存稳定性和其它路用性能的关键因素，是改性沥青研究中的重点。同时改性沥青相容性极其复杂，受到基质沥青的性质、聚合物种类和含量以及生产工艺等众多因素的影响，是改性沥青研究中的难点。随着我国公路建设的快速发展，急需大量的优质改性沥青，因此研究改性沥青相容性机理、开发出各种实用增容技术是一个具有理论价值和实际意义的课题。本论文利首先用荧光显微照相技术研究了改性沥青相态结构。改性沥青的相态结构一般会呈现三种类型：沥青为连续相聚合物为分散相的单相连续结构、聚合物为连续相沥青为分散相的单相连续结构以及沥青聚合物两相共连续结构。同时探讨了相容性、聚合物含量等因素对相态结构的影响。对泰州沥青、欢喜岭沥青和克拉玛依沥青的组成进行了分析，以研究基质沥青性质对改性沥青相容性的影响。由于沥青的组成和结构十分复杂，不同沥青的相同组分的性质各不相同，因此通过沥青四组分分析方法不能准确预测改性沥青的相容性。而通过基质沥青的结构族组成分析确定其平均结构，然后利用Small公式计算出沥青和聚合物改性剂的溶解度参数，根据沥青与聚合物溶解度差可以定量地预测改性沥青的相容性。对不同改性沥青热储存稳定性进行了比较深入地分析和研究，发现某些改性沥青即使满足离析试验软化点差小于2.5℃要求，但在热储存过程中会发生性能下降的现象，因此现行改性沥青规范不能全面评价改性沥青的热储存稳定性。为此提出用动力稳定性、性能稳定性和聚集稳定性三方面来全面评价改性沥青的热储存稳定性。详细考察了SBS改性沥青相分离的微观过程，提出SBS改性沥青相分离主要有两个基本过程：SBS颗粒的聚集和沉降分层。在热储存初期，Brownian运动絮凝和重力诱导絮凝导致聚合物颗粒聚集增长，而后在重力诱导絮凝和重力沉降分层共同作用下，聚合物颗粒上浮并聚集于沥青表面。利用测力延度试验考察了改性沥青的低温拉伸性能，探讨了基质沥青性质、聚合物种类和含量、相容性、热老化等因素对改性沥青低温性能的影响，并就测力延度指标和SHRP 弯曲流变梁指标之间的关系进行了研究。聚合物与沥青之间的界面层性质，特别是界面层的厚度和粘结强度是决定改性沥青热储存稳定性的重要因素。基于界面层理论，提出沥青—SBS反应性共混改性的新方法。对于研制出的反应性改性沥青和物理改性沥青进行了常规性能和SHRP性能分析，并就高温性能、低温性能和感温性能作了对比评价。试验结果表明反应性改性沥青的路用等级由物理改性沥青的PG70-22提升为PG82-22，同时反应性改性沥青具有良好的热储存稳定性。APA车辙试验和冻融劈裂试验结果表明反应性改性沥青混合料的高温抗车辙性能和抗水害性能明显优于物理改性沥青混合料。利用荧光显微照相、红外光谱及示差扫描量热等分析方法研究了沥青—SBS反应性共混改性机理。反应性改性沥青的相态结构由物理改性沥青的聚合物为分散相的单相连续结构转变为聚合物与沥青两相共连续结构，空间网络结构的形成是其性能显著提高的原因之一。红外光谱表明与物理改性沥青相比反应性改性沥青中SBS聚丁二烯的特征峰强度降低，而聚苯乙烯特征峰强度基本相同，据此推测反应性共混改性过程中SBS中聚丁二烯段的碳碳双键发生了化学反应，即在交联剂作用下，SBS之间可能发生交联反应以及SBS与沥青之间可能发生了接枝反应。关键词：沥青聚合物相容性化学改性热储存稳定性相态结构改性机理 PG分级
作者：	孙大权
专业：	道路与铁道工程
导师：	吕伟民
授予学位：	博士
授予学位单位：	同济大学交通运输工程学院
学位年度：	2003
正文语种：	中文