基于红外光谱法的SBS沥青光氧老化机理

通过AH-70基质沥青及PG76-22改性沥青的短期热氧老化(RTFO)和模拟光氧老化试验,运用红外光谱分析法研究真实环境中太阳光中紫外光对沥青胶结料的影响。探讨了沥青胶结料在紫外光和氧的双重因素的作用下,化学组分中各官能团的变化规律;从化学结构方面阐述了沥青胶结料的老化机理。     

光氧老化对沥青物理和化学性能的影响

本文介绍了沥青的光氧老化机理,并对沥青的四组分、针入度、延度、软化点、动力粘度和红外光谱试验指标进行分析,发现光氧老化对沥青性能指标的影响不同与热氧老化.试验结果表明,光 氧老化使沥青组分向大分子量方向转化,针入度、延度减小,软化点、粘度增加,并且羰基官能团随着老化时间的延长其吸收峰明显增加.     

沥青绝氧热老化行为与机理研究

为了研究沥青在绝氧状态下的老化特性,本文采用自行设计的模拟老化试验方法对LAL、ESSO 2种沥青进行了高温绝氧老化试验,通过对沥青不同老化时间的软化点、针入度、黏度、延度以及低温劲度模量进行对比分析,研究了沥青高温绝氧老化的性能衰变行为,并采用组分试验、胶体结构以及红外光谱(IR)分析,探讨了其微观变化及老化机理.结果表明,绝氧热老化过程中,沥青的高温性能先降低后提高,低温性能先提高后降低;老化过程中沥青分子的降解与交联聚合共存,在老化初期以断链分解为主,沥青变软,胶体结构向溶胶型转化;而随着时间的延长,交联聚合起主导作用,沥青的低温劲度和黏度增加,胶体结构逐渐向凝胶型转化.但与热氧老化相比,绝氧热老化物理性质和微观结构变化幅度相对较小.     

老化对基质沥青阻燃抑烟性能的影响

为探究不同条件老化后沥青阻燃抑烟性能的变化规律,采用旋转薄膜烘箱（RTFOT）对基质沥青进行85 min短期老化、270 min长期老化以及湿热老化。利用氧指数试验（LOI）和锥形量热试验研究老化沥青火灾安全性能,同时结合红外光谱分析技术（FTIR）以及热重-质谱联用技术(TG-MS)分析沥青（BA）成分与气态产物释放特性的变化规律。试验结果表明：基质沥青在经历热氧老化后轻质组分减少,重质组分增加,导致氧指数提升。而湿热老化中由于水蒸气分压力的作用使沥青氧指数略有下降。在热释放方面,热氧老化后沥青燃烧热释放速率峰值下降,峰值对应时间提前,有效燃烧热降低;而湿热老化后热释放速率基本不变。在烟气释放方面,热氧老化后沥青燃烧的炭烟、CO、CO2释放量更低,SO2释放量增加;湿热老化后炭烟、CO、CO2释放量变化不大,而SO2释放量明显增多。     

光氧老化对沥青表观粘度的影响

介绍了沥青的光氧老化机理,研究了四种沥青室内、外光氧老化后表观粘度的变化,以表观粘度为参数建立了沥青一级光氧老化动力学模型,并用该动力学模型对这四种沥青的抗光氧老化性能进行了研究,求得了动力学参数。     

橡胶沥青老化性能及特征研究

制备了符合技术要求的橡胶沥青,确定了橡胶沥青模拟短期老化试验的适宜温度,通过老化模拟试验评价了橡胶沥青的老化规律.针对橡胶沥青短期老化设计了老化特征试验,并进行了胶粉单独短期老化特征分析.结果表明:橡胶沥青模拟短期老化温度应采用与实际施工温度相对应的180℃;橡胶沥青短期老化过程中橡胶沥青内部仍进行着剧烈的溶胀反应,此作用有可能超过橡胶沥青的老化作用,从而导致一些流变特性规律与老化趋势相反;橡胶沥青实际施工过程中,沥青对胶粉有隔氧保护作用,橡胶颗粒在沥青里主要发生溶胀反应,老化作用很小,从而提高了橡胶沥青的抗老化性能.     

再生沥青PAV老化后性能评价分析

采用压力老化试验(PAV)对三种再生沥青进行长期老化,通过沥青组分分析、三大指标、DSR试验和BBR试验,分析老化作用对再生沥青性能指标的影响。结果表明,再生沥青经老化后,再生沥青B的饱和分含量增加,胶质含量降低,与其他沥青老化后组分变化不同;再生沥青A的软化点增长幅度最大,针入度和延度降低幅度最小;再生沥青C的抗车辙因子小于其他两种再生沥青;当温度低于70℃时,抗车辙因子对温度变化敏感;回收沥青的蠕变劲度高于其他沥青,再生沥青的低温抗裂性能与基质沥青相近。     

基于红外光谱法分析橡胶沥青的老化特征

橡胶沥青的老化过程比较复杂,采用薄膜烘箱老化和压力罐老化室内试验模拟橡胶沥青在生产、施工以及使用期间发生的短期老化和长期老化过程,并采用在结构分析中应用最为广泛的红外光谱法分析橡胶沥青老化后的微观结构变化,从而进一步解释橡胶沥青的老化机理.     

沥青老化行为与老化机理研究

为了从微观角度系统分析沥青老化行为和老化机理,通过对TC-90#基质沥青进行短期老化和长期老化试验,模拟沥青从拌合、运输、施工以及服役过程中发生的老化行为。采用动态剪切流变(dynamic shear rheometer,DSR)试验对比分析老化前后沥青流变性能差异,并结合沥青组分试验与傅里叶变换红外光谱(Fourier transform infrared spectrum,FTIR)试验,从微观角度探究老化前后沥青性能发生变化的原因,揭示沥青老化行为及其机理。结果表明:老化过程中,轻质组分受热与氧气发生反应,生成硬质组分,并产生新的官能团;分子间作用力增强,导致沥青流变性能变差,黏性降低,脆性增强。试验数据表明,压力老化对沥青老化的影响是短期老化的3～4倍,说明沥青的老化主要发生在服役阶段。     

紫外光吸收剂UV326插层OMMT对沥青性能的影响

模拟光氧老化、热氧老化,分析紫外线吸收剂UV326插层OMMT复合改性剂对沥青材料的物理性能和老化性能的具体影响。结果表明,紫外光吸收剂UV326插层OMMT制备沥青能有效抑制沥青的老化,提高沥青的抗老化性能。用拟合公式拟合UV326/OMMT沥青在老化实验中部分性能指标的变化趋势,得出实验范围中的抗老化性能对应的最佳掺量为3wt%附近。     

高黏SBS改性沥青的流变性能与化学特性

为研究SBS掺量、稳定剂含量和老化对高黏SBS改性沥青流变性能与化学特性的影响,针对SBS掺量和稳定剂含量不同的高黏SBS改性沥青,分别采用动态剪切流变仪(DSR)和凝胶渗透色谱(GPC)试验对老化(短期老化和长期老化)前后的改性沥青进行流变性能与化学特性分析.结果 表明:相位角主曲线可以很好地表征高黏SBS改性沥青在老化过程中的流变性能;高黏SBS改性沥青中由于广泛的交联作用,使得SBS中形成了大量共价键,因此即便是长期老化,仍有足够数目的共价键来维持SBS结构的完整性;相比无稳定剂的SBS改性沥青,稳定剂的添加大幅度改善了高黏SBS改性沥青的性能,但在已有稳定剂的基础上再增加稳定剂的含量对其性能的提升有限;SBS掺量高的改性沥青需要更长的搅拌时间,以保证SBS在沥青中发生充分溶胀;稳定剂含量高的改性沥青也需要更长的搅拌时间,使SBS分子之间发生交联作用.     

沥青老化影响因素及评价指标分析

总结了道路沥青老化的研究方法及沥青老化的评价指标,分析了影响沥青老化的各种因素,并在此基础上探讨了沥青老化规律的研究步骤,从而有助于进一步认识沥青的老化机理。     

紫外吸收剂插层蒙脱土对沥青老化性能的影响

采用有机插层剂对钠基蒙脱土进行有机化处理,得到有机蒙脱土(OMMT),分别将其与不同类型的紫外吸收剂(UVA)进行复合插层,制备得到UVA插层OMMT,并通过X射线衍射试验对UVA插层OMMT的结构进行了表征;同时通过熔融共混法,制备了 UVA插层OMMT改性沥青,并采用常规性能试验、薄膜烘箱老化试验和紫外光(UV)老化试验,研究了 UVA插层OMMT改性沥青的物理性能、耐热氧老化性能和耐UV老化性能,评价了不同类型UVA插层OMMT对沥青耐老化性能的影响.结果表明:不同类型UVA插层OMMT对沥青的耐热氧老化性能和耐UV老化性能均具有改善作用,其中UV328插层OMMT改性沥青和UV326插层OMMT改性沥青的耐老化性能较优,原因一是OMMT的片层结构阻止了热和氧向沥青内部扩散,原因二是UV328插层OMMT和UV326插层OMMT具有较大的插层率,从而增强了 UVA插层OMMT对紫外光屏蔽与吸收的协同作用.     

SBS，SBR改性沥青抗紫外线老化性能对比

对低温性能较好的SBS,SBR这2种改性沥青在薄膜烘箱老化试验(thin film oven test,TFOT)以及经不同时长紫外线老化后的性能进行了室内试验分析对比.结果表明,SBR改性沥青原样及经薄膜烘箱老化后,其低温延展性能明显优于SBS改性沥青,但在接受一定时间的紫外线照射后,SBR改性沥青的低温延度发生骤减,相同温度下其延度不及SBS改性沥青,说明SBS改性沥青的抗紫外线老化性能比SBR改性沥青好,这为高寒、高海拔地区沥青路面改性剂的选择提供了新的参考.     

耦合老化作用下混合料中SBS改性沥青的老化行为研究

通过动态剪切流变试验(DSR)和弯曲流变试验(BBR),测试了老化前后苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青的复数模量G*、相位角δ、劲度模量S和蠕变速率m,对比研究了热、紫外光、荷载3种环境因素两两耦合老化对SBS改性沥青性能的影响,并用红外光谱(FTIR)分析了经不同耦合老化方式作用后SBS改性沥青的官能团变化情况.结果表明:光热耦合作用对SBS改性沥青老化程度的影响相对严重,其余2种耦合老化下沥青老化程度较小;3种耦合方式对SBS改性沥青官能团的影响不同,光热耦合老化后的沥青主要表现为丁二烯键的断裂和羰基增加,热荷耦合老化主要使沥青中羰基增加,光荷耦合老化主要使沥青中部分丁二烯基的降解和羰基微量增加.     

基于Arrhenius图的沥青使用寿命预估方法研究

根据Arrhenius方程分析了沥青在加速热老化试验条件下的临界老化时间与老化温度的关系，提出利用临界老化时间与老化温度绘制Arrhenius图，以及利用Arrhenius图预估沥青使用寿命的试验方法。采用该方法估算了所选2种沥青的使用寿命，并分析了影响沥青寿命预估的因素。采用该方法估算的沥青寿命值呵为路面寿命周期成本分析和路面养护时机的选择提供参考。     

老化前后沥青与胶粉相容性的分子动力学研究

为了探究热老化对沥青与胶粉之间相容性的影响,采用压力老化法(PAV)制备长期老化沥青.采用四组分分析法对基质沥青与老化沥青进行分析,并在此基础上,以丁苯橡胶(SBR)作为胶粉的代表建立分子模型.结果表明:老化前后沥青的密度没有明显变化,但是老化沥青的能量由于老化后沥青中大分子比例的增加而增加;老化沥青与SBR溶解度系数差值较基质沥青与SBR溶解度系数差值更大,表明老化降低了沥青与SBR之间的相互溶解能力;老化使沥青与SBR之间的相互作用能下降,最终降低了沥青与SBR的相容性.     

沥青混合料松弛特性的时间-温度-老化等效关系

通过不同老化程度和不同温度下AC-13C型沥青混合料的应力松弛试验,结合时间-温度的等效关系原理和WLF公式分析,得到了不同老化程度沥青混合料的松弛模量主曲线簇及其黏弹性参数值;以材料黏度的自由体积理论为基础,推导出了沥青混合料的老化程度与温度、时间之间的等效关系式,并通过已有应力松弛试验数据进行了验证.结果表明:老化后的沥青混合料应力松弛特性可以用未老化沥青混合料在较低温度或较低荷载作用时间下的性能来分析.