【摘要】：瀝青在使用過程中受到熱、氧、光、水及荷載等因素的作用會發(fā)生老化現(xiàn)象,影響瀝青路面的使用性能,提高瀝青的耐老化性對于延長瀝青路面的使用壽命、減少其養(yǎng)護費用、節(jié)約寶貴的石油資源具有重要的意義。納米材料具有較強的紫外光屏蔽作用,可用于改善瀝青的光老化性能。層狀硅酸鹽具有比表面積大的特點,與瀝青可以形成插層型或剝離型納米復(fù)合結(jié)構(gòu),使氧在瀝青中的傳播發(fā)生曲折,延緩瀝青的氧化作用,增強瀝青的抗熱氧老化性能。本文采用蛭石與納米TiO_2復(fù)配對瀝青進行改性,并對復(fù)配改性瀝青的物理性能和流變性能進行了研究;同時研究了復(fù)配改性劑對瀝青短期熱老化性能、長期熱老化性能和光老化性能的影響。X-射線衍射試驗表明,采用十六烷基三甲基溴化銨對蛭石進行有機插層處理以后,蛭石的層間距由1.42nm增大到4.93nm,蛭石與瀝青形成了剝離型的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。常規(guī)試驗結(jié)果表明復(fù)配改性劑改善了瀝青的高溫穩(wěn)定性,但會降低瀝青的延展性。復(fù)配改性瀝青的疲勞因子小于基質(zhì)瀝青,表明復(fù)配改性瀝青抗疲勞開裂性能優(yōu)于基質(zhì)瀝青。儲存穩(wěn)定性試驗表明,復(fù)配改性瀝青具有較好的儲存穩(wěn)定性。采用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱模擬瀝青的短期熱氧老化,對老化后瀝青試樣進行性能測試。結(jié)果顯示復(fù)配改性后瀝青的殘留針入度和相位角老化指數(shù)更大,軟化點增量、布氏旋轉(zhuǎn)粘度增長率和復(fù)數(shù)剪切模量老化指數(shù)更小,表明復(fù)配改性劑可以顯著改善瀝青的抗短期熱老化性能。采用壓力老化試驗?zāi)M瀝青的長期熱氧老化,試驗結(jié)果表明,復(fù)配改性瀝青的長期熱氧老化性能優(yōu)于基質(zhì)瀝青。彎曲梁流變儀試驗結(jié)果顯示復(fù)配改性瀝青的勁度模量與勁度變化速率與基質(zhì)瀝青相差不大,表明復(fù)配改性劑的加入不會引起瀝青的低溫抗裂性能下降。采用加速紫外光老化和自然暴曬老化兩種方式模擬瀝青使用過程中的光老化,結(jié)果表明在加速紫外光老化和自然暴曬老化過程中,瀝青的老化均會隨著時間的延長而變緩。對于加速紫外光老化,復(fù)配改性瀝青的光老化性能受復(fù)配改性劑摻量影響較大,1%OVEMt+3%TiO_2復(fù)配改性劑的效果最好;而對于自然暴曬老化,復(fù)配改性瀝青的光老化性能均優(yōu)于基質(zhì)瀝青。綜合復(fù)配改性劑對瀝青的物理性能和流變性能的影響及不同老化方式下不同摻量復(fù)配改性瀝青的老化性能,復(fù)配改性劑的最佳摻量為1%OVEMt+3%TiO_2。
【圖文】：

a) SK-70 基質(zhì)瀝青 b) 1%有機蛭石+1%納米 TiO2復(fù)配改性瀝青圖 4.1 PAV 老化后瀝青的表面形狀4.1.2.2 老化前后復(fù)配改性瀝青的性能測試按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程 JTG E20-2011》中的試驗 T0606和 T0625 對復(fù)配改性瀝青和基質(zhì)瀝青的軟化點和 135℃布氏旋轉(zhuǎn)粘度進行測試。同時根據(jù)試驗 T0628，使用動態(tài)剪切流變儀（DSR）對復(fù)配改性瀝青進行溫度掃描、頻率掃描和蠕變試驗。4.1.2.3 老化性能評價指標(biāo)瀝青材料對老化的敏感程度可以用老化指數(shù)來表征，瀝青的老化指數(shù)一般定義為老化前后瀝青物理或者流變指標(biāo)的比值或差。本章采用 PAV 老化后的瀝青試樣與未老化瀝青的物理性能和流變性能的變化幅度來評價有機蛭石與納米 TiO2復(fù)配改性瀝青抗老化性能，主要老化指數(shù)為：軟化點增量、布氏旋轉(zhuǎn)粘度增長率、相位角老化指數(shù)和復(fù)數(shù)剪切模量老化指數(shù)，其計算公式分別見下式 3.1～3.2。

5.1.1 實驗原材料復(fù)配改性瀝青試樣采用第二章（2.1.2）中的方法進行制備，并采用 3.1.2 節(jié)的方法對瀝青試樣進行旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化。5.1.2 老化方法5.1.2.1 加速紫外光老化（Ultraviolet aging，UV）在標(biāo)準薄膜烘箱試驗盛樣盤中倒入 50±0.5g 旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化后的瀝青殘留物，將盛樣盤放入自制的加速紫外老化箱中對瀝青進行紫外光老化。加速紫外老化箱的光源采用 500W 直管形紫外線高壓汞燈，紫外光燈距離盛樣盤的高度為45cm，在盛樣盤高度的紫外線強度大約為 8002μ w /cm，實驗過程中控制箱中溫度在 60℃以下，在紫外老化箱中老化 6d 后，取出盛樣盤，，對瀝青的各項性能進行測試。經(jīng)過 6 天加速紫外光老化后瀝青的表面形態(tài)見圖 5.2，從圖中可以看出，加速紫外光老化后瀝青試樣中部發(fā)生了明顯變化，在中間部分形成了一個老化圓，由于盛樣盤在紫外老化箱中保持旋轉(zhuǎn)，因此老化圓會偏向盛樣盤的一側(cè)。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U414

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本文編號：2556853