【摘要】：膠粉改性瀝青以其良好的路用性能和綜合社會經(jīng)濟(jì)效益被廣泛的關(guān)注與研究,熱老化是膠粉改性瀝青從生產(chǎn)到使用全壽命周期都面臨的問題,因此,本文從多個(gè)尺度對膠粉改性瀝青老化前后性能變化規(guī)律進(jìn)行分析,研究老化對膠粉改性瀝青性能影響的機(jī)理。首先在宏觀尺度下,對老化前后膠粉改性瀝青進(jìn)行宏觀動態(tài)剪切流變試驗(yàn)(DSR)和彎曲梁蠕變勁度試驗(yàn)(BBR),分析老化前后膠粉改性瀝青的復(fù)數(shù)模量~*、車轍因子~*/4)9)以及蠕變勁度S與蠕變速率m。結(jié)果表明:老化后,膠粉改性瀝青的高溫抗變形能力有所提高,但低溫抗裂性能有所下降;老化過程中大量輕質(zhì)組分轉(zhuǎn)化成瀝青質(zhì),使得其黏性下降而彈性上升,因而在宏觀上抗高溫變形能力增強(qiáng),低溫脆性增大。其次在細(xì)觀尺度下,對老化前后的基質(zhì)瀝青和膠粉改性瀝青進(jìn)行了基于原子力顯微鏡(AFM)的定量納米力學(xué)(QNM)掃描,分析了老化前后瀝青的微觀結(jié)構(gòu)和微觀力學(xué)性能。結(jié)果表明:膠粉的摻入使得瀝青中的蜂形結(jié)構(gòu)被分散成更加細(xì)小的黑白斑點(diǎn)結(jié)構(gòu);從表面特征來看,膠粉改性瀝青的黑白斑點(diǎn)結(jié)構(gòu)更加均勻,因此膠粉改性瀝青的粗糙度相對基質(zhì)瀝青更小;老化對膠粉改性瀝青微觀結(jié)構(gòu)的影響較小;瀝青表面粘附力隨著老化程度的加深逐漸減小;膠粉的加入和老化程度的加深都會使瀝青的模量上升,使瀝青表現(xiàn)出更多的彈性。然后在納觀尺度下,建立瀝青與膠粉的分子模型,利用分子動力學(xué)(Molecular Dynamics)模擬技術(shù),計(jì)算分析了膠粉改性瀝青中瀝青與膠粉在不同溫度下和老化前后的相容性,同時(shí)分析了老化前后瀝青分子動力學(xué)能量的變化。結(jié)果表明:瀝青分子與SBR分子的最佳相容溫度為160℃;老化后瀝青分子模型的整體能量增加但密度并沒有明顯的變化;老化后的瀝青與SBR分子之間的相容性明顯下降;SBR分子的加入使得老化對瀝青分子集團(tuán)的影響減弱。最后基于三種尺度的分析結(jié)果,對老化前后的膠粉改性瀝青進(jìn)行跨尺度分析。結(jié)果表明:室溫時(shí),老化后宏觀高溫抗變形能力的上升,是由于老化促使瀝青在細(xì)觀尺度上使得微觀形貌趨于均勻穩(wěn)定、微觀模量增大導(dǎo)致的;老化后膠粉改性瀝青微觀峰結(jié)構(gòu)的減少,是由于瀝青分子集團(tuán)分子動力學(xué)能量的升高,使其團(tuán)聚困難從而導(dǎo)致膠粉改性瀝青微觀峰結(jié)構(gòu)減少、表面平緩;對于瀝青材料,不同尺度下的表現(xiàn)存在關(guān)聯(lián)性,宏觀性能的表現(xiàn)可以從細(xì)觀與納觀尺度進(jìn)行分析,從而探究其原因與機(jī)理。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U414
【圖文】：

玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度典型曲線

耐馳DSC200F3差示掃描量熱分析儀Fig.2-1DSCTypicalCurveofTFig.2-2NETZSCHDSC200F3

原子力顯微鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 何亮;馬育;凌天清;馬濤;黃曉明;;橡膠改性瀝青及老化特征微觀尺度分析[J];功能材料;2015年21期

2 唐伯明;丁勇杰;朱洪洲;曹雪娟;;瀝青分子聚集狀態(tài)變化特征研究[J];中國公路學(xué)報(bào);2013年03期

3 王淑娟;鄭永昌;丁勇杰;;基于分子模擬技術(shù)的單體接枝SBS與瀝青相容性研究[J];公路與汽運(yùn);2013年01期

4 于維釗;喬貴民;張軍;胡松青;;瀝青質(zhì)在石英表面吸附行為的分子動力學(xué)模擬[J];石油學(xué)報(bào)(石油加工);2012年01期

5 劉福明;王端宜;;瀝青混合料損傷演化的多尺度模擬[J];中國公路學(xué)報(bào);2010年02期

6 申海蘭;趙靖松;;分子動力學(xué)模擬方法概述[J];裝備制造技術(shù);2007年10期

7 王大喜;趙玉玲;潘月秋;劉然冰;高金森;;石油膠質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)的量子化學(xué)研究[J];燃料化學(xué)學(xué)報(bào);2006年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 龔湘兵;瀝青路面材料多尺度域力學(xué)行為及統(tǒng)一模型[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

2 郭猛;瀝青與礦料界面作用機(jī)理及多尺度評價(jià)方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 陳劍華;MA用混合瀝青觸變及老化特性的多尺度研究與應(yīng)用[D];華南理工大學(xué);2015年

4 曹鵬;瀝青路面多尺度力學(xué)分析方法及模型研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

5 耿九光;瀝青老化機(jī)理及再生技術(shù)研究[D];長安大學(xué);2009年

6 王佳妮;模擬紫外環(huán)境下瀝青流變行為及老化機(jī)理的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 郭志婧;多層石墨烯/環(huán)氧樹脂界面性能的分子動力學(xué)模擬[D];中北大學(xué);2018年

2 李揚(yáng);相變材料熱物性的分子模擬研究[D];鄭州大學(xué);2018年

3 桂婉妹;溫拌膠粉改性瀝青短期老化前后流變學(xué)特性研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2017年

4 李曉輝;溫拌瀝青混合料老化過程中水穩(wěn)定性的多尺度研究[D];蘭州交通大學(xué);2015年

5 栗培龍;道路瀝青老化行為與機(jī)理研究[D];長安大學(xué);2007年

本文編號：2777873