本文關(guān)鍵詞：全氣候老化瀝青的組分和AFM微觀結(jié)構(gòu)研究

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【摘要】：目前,瀝青路面越來(lái)越多的出現(xiàn)于各級(jí)公路,這與瀝青性能的不斷改善有極大關(guān)系,但因?yàn)r青老化而導(dǎo)致瀝青路面破壞的問(wèn)題時(shí)常發(fā)生。瀝青老化后會(huì)變得硬且脆,這將嚴(yán)重影響到瀝青路面的使用性能。此外,瀝青路面的翻修養(yǎng)護(hù),不僅需要消耗大量的瀝青資源,而且會(huì)延長(zhǎng)過(guò)往車(chē)輛的在途時(shí)間。瀝青膠結(jié)料微觀結(jié)構(gòu)的變化必然是由其化學(xué)組分含量發(fā)生改變引起,而其組分含量改變又會(huì)直接影響瀝青膠體結(jié)構(gòu)的類(lèi)型,進(jìn)而對(duì)瀝青的各項(xiàng)性能產(chǎn)生重要影響。瀝青的化學(xué)組成、微觀結(jié)構(gòu)和宏觀路用性能間的聯(lián)系是道路瀝青材料研究的關(guān)鍵問(wèn)題。因此,利用瀝青的化學(xué)組分和原子力顯微鏡(AFM)微觀結(jié)構(gòu)來(lái)探究瀝青老化的機(jī)理是非常重要且有意義。本研究選用全氣候老化OGFC-13瀝青混合料回收的基質(zhì)和SBS改性兩種瀝青為研究對(duì)象。瀝青經(jīng)過(guò)混合料的抽提和蒸餾后,結(jié)合瀝青的四組分試驗(yàn)、AFM試驗(yàn)和美國(guó)戰(zhàn)略公路研究計(jì)劃(SHRP)流變性能試驗(yàn),來(lái)研究瀝青的老化機(jī)理。全氣候老化時(shí)間分別為0、1000、2000和3000小時(shí)。此外,還做了SHRP老化基質(zhì)和SBS改性瀝青的對(duì)比試驗(yàn)。首先,研究了兩種不同老化方式下,瀝青流變性能的變化以及SBS改性瀝青混合料路用性能的變化。其次,分析了兩種不同老化方式下基質(zhì)和SBS改性瀝青四組分的變化規(guī)律,并與其流變性能以及SBS改性瀝青混合料的路用性能做線性相關(guān)分析。最后,用AFM技術(shù)對(duì)老化后瀝青的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,同時(shí)對(duì)兩種不同老化方式下瀝青的化學(xué)組分和其AFM微觀結(jié)構(gòu)形貌間的關(guān)聯(lián)作了探討。研究結(jié)果表明:(1)隨著老化時(shí)間的增加,兩種全氣候老化瀝青的瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量均增加,芳香分和飽和分則降低,且線性相關(guān)系數(shù)R2均很高,兩種瀝青的膠體不穩(wěn)定指數(shù)Ic不同但基本無(wú)變化。兩種SHRP老化瀝青四組分的變化規(guī)律一樣,但SBS改性瀝青的Ic從0.411逐漸上升至0.734。(2)隨著老化時(shí)間的增加,兩種全氣候老化瀝青的3個(gè)AFM因子:展平面積差(ISAD)、高度均方根(Rq)和極大與極小高度差(Rmax)均增加。SHRP老化瀝青也是一樣,但兩種不同老化方式下,瀝青微觀結(jié)構(gòu)中“蜂狀結(jié)構(gòu)”數(shù)量的變化規(guī)律相反。(3)兩種全氣候老化瀝青四組分的含量和其流變性能指標(biāo)均有較高的線性關(guān)聯(lián),其瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量增加的越多,飽和分和芳香分減少的越多,流變性能劣化得就越嚴(yán)重,兩種SHRP老化瀝青的四組分也有相同的規(guī)律。此外,發(fā)現(xiàn)瀝青四組分的含量和其混合料凍融劈裂強(qiáng)度比間的關(guān)聯(lián)系數(shù)明顯相對(duì)較低,說(shuō)明瀝青的性能和其混合料水損害的關(guān)聯(lián)程度較低。(4)兩種全氣候老化瀝青的3個(gè)AFM因子增加,其旋轉(zhuǎn)黏度、抗車(chē)轍因子和疲勞開(kāi)裂因子均增加。瀝青微觀結(jié)構(gòu)中“蜂狀結(jié)構(gòu)”三維尺寸的增大,會(huì)造成其流變性能的劣化,兩種SHRP老化瀝青也是一樣。此外,ISAD和Rmax與混合料凍融劈裂強(qiáng)度比間的關(guān)聯(lián)性比四組分更差。(5)兩種全氣候老化瀝青瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量的增加,其3個(gè)AFM因子均線性增加,輕組分即芳香分和飽和分則有相反規(guī)律。瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量升高,也會(huì)造成其微觀結(jié)構(gòu)中“蜂狀結(jié)構(gòu)”三維尺寸的增大,兩種SHRP老化瀝青也有一樣的規(guī)律。兩種不同老化方式下,改性劑SBS均能減緩瀝青四組分的變化對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)的影響,即減小兩者之間的線性相關(guān)系數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：蘇州科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TE626.86

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