（材料學(xué)專業(yè)論文）高粘度改性瀝青的制備與性能研究.pdfVIP

武漢理工人學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要 由于排水性瀝青路面具有良好的排水性能和路面性能 以及行車安全性 降噪音等優(yōu)點(diǎn) 現(xiàn)在己受到越來(lái)越多的重視并且得到了廣泛的應(yīng)用 排水性瀝 青路面的結(jié)合料應(yīng)該選用高粘度改性瀝青 由于排水性瀝青路面特殊的大孔隙 結(jié)構(gòu) 決定了瀝青結(jié)合料在使用過(guò)程受氧氣 水等的老化作用更加嚴(yán)重 因此 排水性瀝青路面的結(jié)合料需具備更好的物理性能及抗老化性能 本文總結(jié)了國(guó)內(nèi)外改性瀝青的研究成果及現(xiàn)狀 研制了一種高粘度瀝青改 性劑 h v b 通過(guò)熔融共混的方法制備了h v b 高粘度改性瀝青 研究了改性 劑對(duì)瀝青高溫性能 低溫性能 高溫存儲(chǔ)穩(wěn)定性以及流變性能的影響 并進(jìn)行 了高粘度改性瀝青老化性能的研究 本文分別制備了高粘度改性瀝青及普通s b s 改性瀝青 分別對(duì)兩種改性瀝 青的物理性能 流變性能 老化性能進(jìn)行了研究 研究表明高粘度改性瀝青相 比普通改性瀝青具有更好的高 低溫性能以及存儲(chǔ)穩(wěn)定性 通過(guò)動(dòng)態(tài)剪切流變 儀 d s r 對(duì)h v b 改性瀝青的流變性能進(jìn)行研究 結(jié)果表明高粘度改性瀝青表現(xiàn) 出較高的復(fù)數(shù)模量 較低的相位角和較大的車轍因子 因此具有更好的高溫抗 變形能力 通過(guò)旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化試驗(yàn) r 陌o t 壓力老化試驗(yàn) p a v 紫外 老化試驗(yàn)對(duì)高粘度改性瀝青的老化性能進(jìn)行評(píng)價(jià) 結(jié)果表明老化后高粘度改性 瀝青表現(xiàn)出較高的延度保留率 較低的粘度老化指數(shù) 說(shuō)明高粘度改性瀝青具 有更好的抗短期 長(zhǎng)期熱氧老化性能以及抗紫外老化性能 關(guān)鍵詞 排水性瀝青路面 高粘度改性瀝青 流變性能 老化性能 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 a bs t r a c t w i t hg o o dd r a i n a g ep r o p e r t y r o a dp e r f o r m a n c e t r a f f i cs a f e t ya sw e l la sn o i s e r e d u c i n g p o r o u sa s p h a l tp a v e m e n th a v en o wb e c o m eo n eo ft h em o s ti m p o r t a n t a s p h a l tp a v e m e n ta n dh a v et a k e nm o r ea n dm o r ea t t e n t i o n p o r o u sa s p h a l tp a v e m e n t w i t hl a r g ei n t e r c o n n e c t e dp o r e si sp r e p a r e dw i t hh i g hv i s c o s i t ym o d i f i e db i t u m e n t h ea g e i n go fa s p h a l tp a v e m e n tw o u l db em o r es e r i o u si nt h ep r o c e s so fu s a g eo f p o r o u sp a v e m e n tb e c a u s eo fo x y g e na n dw a t e r s oh i g hv i s c o s i t ym o d i f i e da s p h a l t s h o u l dh a v eb e t t e rp h y s i c a la n da n t i a g e i n gp r o p e r t i e s t h i sp a p e rs u m m a r i z e st h ec u r r e n tr e s e a r c h e so fm o d i f i e da s p h a l ta th o m ea n d a b r o a d s t u d i e sa n dd e v e l o p sam o d i f i e rw i t hw h i c hh i g hv i s c o s i t ya s p h a l ti sp r e p a r e d b yt h em e t h o do fb l e n d i n ga tt h e i rm e l t t h ei m p a c t so fm o d i f i e ro nh i g l l t e m p e r a t u r e p r o p e r t i e s l o w t e m p e r a t u r ep r o p e r t i e s h i g ht e m p e r a t u r es t o r a g es t a b i l i t y r h e o l o g i c a l p r o p e r t i e sa sw e l la st h ea g e i n gp r o p e r t i e so fb i t u m e na r es t u d i e d h i g hv i s c o s i t ym o d i f i e da s p h a l ta n do n ek i n do fg e n e r a ls b s m o d i f i e da s p h a l ta r e p r e p a r e da n dt h e i rp h y s i c a lp r o p e r t i e s r h e o l o g i c a lp r o p e r t i e sa n da g e i n gp r o p e r t i e s a r es t u d i e d t h er e s u l t ss h o wt h a tb o t hh i g hv i s c o s i t ya s p h a l t sh a v eb e t t e rh i g ha n d l o wt e m p e r a t u r ep e r f o r m a n c ea n ds t o r a g es t a b i l i t yt h a ng e n e r a lm o d i f i e da s p h a l t t h e r h e o l o g i c a lp r o p e r t i e so fh v b m o d i f i e da s p h a l ta r ee v a l u a t e dt h r o u g hd y n a m i c s h e a rr h e o m e t e r d s r t h er e s u l t sm a k es u r et h a tt h eh i g hv i s c o s i t ym o d i f i e d a s p h a l th a v eh i g h e rm o d u l u s l o w e rp h a s ea n g l ea n db e t t e rr u t t i n gr e s i s t a n c ea th i g h t e m p e r a t u r ec o m p a r e dw i t ho r d i n a r ym o d i f i e da s p h a l t t h ea g e i n gp r o p e r t i e so fh i g h v i s c o s i t ym o d i f i e da s p h a l tw e r ee v a l u a t e db yt h er o l l i n gt h i nf i l mo v e nt e s t r t f o t t h ep r e s s u r ea g e i n gv e s s e l p a v u v l i g h ta g e i n gt e s t t h er e s u l t s i n d i c a t et h a th i g l lv i s c o s i t ya s p h a l th a sl o w e rv i s c o s i t ya g e i n gi n d e xa n dh i g h e r r e t a i n e dd u c t i l i t yw h i c hm e a nb e t t e rr e s i s t a n c et os h o r t t e r m l o n g t e r mt h e r m a l o x i d a t i v ea g e i n ga n da n t i u va g e i n gp r o p e r t i e s k e yw o r d s p o r o u sp a v e m e n t h i g hv i s c o s i t ym o d i f i e da s p h a l t r h e o l o g i c a lp r o p e r t y a g e i n gp r o p e r t y 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明 所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的 研究成果 盡我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外 論文中不包 含其他人已經(jīng)發(fā)表的和撰寫過(guò)的研究成果 也不包含為獲得武漢理工大學(xué)或 其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料 與我一同工作的同志對(duì)本研究 所作的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意 研究生簽名 雄日期 塑型 關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明 本人完全了解武漢理工大學(xué)關(guān)于保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 即學(xué)校有 權(quán)保留 送交論文的復(fù)印件 允許論文被查閱和借閱 學(xué)校可以公布論文的 全部或部分內(nèi)容 可以采用影印 縮影或其他復(fù)制手段保存論文 保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定 研究生虢掣選翩虢鎰啦嗍嬰 2 一 武漢理 人學(xué)碩十學(xué)位論文 第一章緒論 隨著我國(guó)高速公路建設(shè)的迅猛發(fā)展 改性瀝青的應(yīng)用越來(lái)越普遍 它不僅 大大改善了公路的路用性能 亦提高了公路的使用壽命 尤其是近年來(lái) 隨著 世界各國(guó)道路界對(duì)瀝青路面研究的深入 瀝青路面新結(jié)構(gòu) 新工藝 新材料等 不斷涌現(xiàn) 而它們的出現(xiàn)促進(jìn)了瀝青路面使用場(chǎng)合的進(jìn)一步擴(kuò)大 瀝青路面技 術(shù)應(yīng)用水平和研究水平達(dá)到了空前的廣度和深度 而其中改性瀝青技術(shù)的發(fā)展 最為矚目 改性瀝青對(duì)瀝青路面的作用受到了越來(lái)越多的重視和肯定 改性瀝 青已經(jīng)逐漸形成一門獨(dú)立的學(xué)科 其應(yīng)用規(guī)模會(huì)越來(lái)越大 對(duì)改性瀝青的研究 也會(huì)越來(lái)越深i l 圳 1 1 國(guó)內(nèi)外改性瀝青研究狀況 瀝青材料是修筑瀝青路面的一種主要結(jié)合料 瀝青的質(zhì)量是影響瀝青混合 料質(zhì)量的關(guān)鍵因素 瀝青混合料質(zhì)量的優(yōu)劣與瀝青路面的好壞有著密切的關(guān)系 因此要滿足瀝青路面的高強(qiáng) 安全 穩(wěn)定 耐久等使用性能的要求 為了滿足 交通建設(shè)對(duì)優(yōu)質(zhì)瀝青的需求 在基質(zhì)瀝青中摻加聚合物對(duì)瀝青進(jìn)行改性 已經(jīng) 成為改善瀝青路用性能的重要手段 所謂的改性瀝青是指通過(guò)往瀝青中摻加橡膠 樹脂 高分子聚合物 磨細(xì) 的橡膠粉或其它填料等改性劑或采取對(duì)瀝青輕度氧化加工等措施 使瀝青或?yàn)r 青混合料的性能得到改善而制成的瀝青結(jié)合料1 5j 改性劑則指的是在瀝青或?yàn)r青 混合料中加入的天然或人工的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料 它可熔融或分散在瀝青中 從 而改善或提高瀝青的性能 瀝青改性可以分為物理改性與化學(xué)改性兩大類 6 j 瀝青用聚合物改性可追溯到1 9 世紀(jì)初期 英國(guó)在1 8 1 3 年公布的專利中就 提到橡膠改性瀝刮1 丌 法國(guó)于1 9 0 2 年修筑了摻有橡膠的瀝青路面 在第二次世 界大戰(zhàn)期間 荷蘭于1 9 3 6 年鋪設(shè)的橡膠瀝青路面 經(jīng)受了繁重的軍事運(yùn)輸 成 功地使用了1 9 年 并完好地保存下來(lái) 引起了人們極大的興趣 英國(guó)于1 9 3 7 年也鋪設(shè)了摻有橡膠的碾壓式瀝青混凝土作表面磨耗層 這種磨耗層使用了2 2 年后仍處于良好狀態(tài) 8 同本 美國(guó)從5 0 年代起開展了橡膠改性瀝青的工作 雖然同本在聚合物改性瀝青技術(shù)領(lǐng)域較歐洲起步晚 但發(fā)展最快 技術(shù)水平居 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 領(lǐng)先地位 在我國(guó) 2 0 世紀(jì)6 0 年代以前 瀝青路面僅用于城市道路和專用公路 瀝青 材料主要是煤瀝青和用進(jìn)口原油提煉的石油瀝青 2 0 世紀(jì)7 0 年代前后 在全國(guó) 范圍內(nèi)曾采用渣油吹氧稠化 摻配特立尼達(dá) t l a 或阿爾巴尼亞稠瀝青等改性的 方法 提高結(jié)合料稠度 配制成2 0 0 號(hào)瀝青鋪筑以表面處治為主的瀝青面層 1 9 8 5 年國(guó)內(nèi)開展了瀝青中摻丁苯 氯丁橡膠 廢輪胎粉等的改性研究和摻金屬皂等 改善混合料性能的研究試驗(yàn)工作 取得了成功的經(jīng)驗(yàn) 目前國(guó)內(nèi)的研究重點(diǎn)在 新的改性劑和瀝青改性劑的加工工藝上 還有一部分研究是面向工程應(yīng)用的 即研究在瀝青集料改性劑確定的情況下 找出合適的級(jí)配 最佳瀝青用量和改 性劑用量以滿足實(shí)際工程的要求 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展 交通量迅速增加 汽車大型化 軸重增加 重 載 超載現(xiàn)象嚴(yán)重 使公路使用條件同益惡化 瀝青路面面臨嚴(yán)重考驗(yàn) 我國(guó) 的重交道路瀝青性能標(biāo)準(zhǔn)較低 瀝青老化性能較差 嚴(yán)重影響了瀝青路面的耐 久性 因此推廣改性瀝青在我國(guó)的生產(chǎn)應(yīng)用 以及提高改性瀝青的性能 具有 重要的實(shí)際意義i 引 首先必須加強(qiáng)改性瀝青研究開發(fā) 由于聚合物改性瀝青具有優(yōu)越的性能表 現(xiàn) 得到了越來(lái)越多的應(yīng)用 聚合物改性瀝青在整個(gè)改性劑家族中占有絕對(duì)的 份額 因而現(xiàn)在所指的道路改性瀝青一般是指聚合物改性瀝青 簡(jiǎn)稱p m a 或 p m b 但是只有少數(shù)的聚合物可作為瀝青改性劑 在這些聚合物中應(yīng)用廣泛的 是s b s 主要由于s b s 具有如下優(yōu)點(diǎn) 首先 它既能滿足高溫性能的要求又能滿 足低溫性能的要求 其次 它既能用于輕型車輛的道路瀝青改性 又能用于高 速公路 一級(jí)公路 特別是重型車比例大 超載較多的主干線公路的瀝青改性 再次 s b s 改性瀝青加工手段簡(jiǎn)單 成本低 來(lái)源廣泛 1 2s b s 改性瀝青 1 2 1s b s 的特性 能夠用于改性瀝青的聚合物改性劑可以分為三類 橡膠類 熱塑性橡膠類 熱塑性樹脂類 橡膠類以改善瀝青的低溫性能為主 而熱塑性樹脂以改善瀝青 的高溫性能見長(zhǎng) 由于s b s 能全面的提高瀝青的高 低溫性能和抗疲勞性能 同時(shí)具有良好的加工性能 因此得到了廣泛的應(yīng)用 s b s 是苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物 是以1 孓一丁二烯和苯乙烯為 2 武漢理一r 人學(xué)碩士學(xué)位論文 單體 采用陰離子聚合制得的嵌段共聚物 分子量一般在幾萬(wàn)到幾十萬(wàn) 常見 有嵌段線形結(jié)構(gòu)和四臂星形結(jié)構(gòu) 1 0 l s b s 是一種熱塑性彈性體 在常溫下顯示橡 膠的彈性 高溫下又能夠塑化成型 s b s 具有多相結(jié)構(gòu) 每個(gè)丁二烯鏈段的術(shù)端 都連接著一個(gè)苯乙烯嵌段 兩端的苯乙烯嵌段聚合在 起形成物理交聯(lián)區(qū)域 成為分散區(qū) 而聚合在一起的丁二烯鏈段形成連續(xù)相 s b s 的兩相分離結(jié)構(gòu)決定 了它具有兩個(gè)玻璃化溫度 t g l 為 8 0 c 聚丁二烯 t 9 2 為8 0 聚苯乙烯 這就 決定s b s 在高溫下具有塑性 低溫下具有橡膠特性 在 8 0 8 0 范圍內(nèi) s b s 具有良好的粘彈性 是理想的瀝青改性劑 s b s 的加入能夠很好的改善瀝青的高 低溫性能及路用性能 但是s b s 結(jié)構(gòu) 分子量 嵌段比的不同 對(duì)瀝青性能的影 響也是不同的1 1 1 1 石油瀝青是混合物 含有較多的極性化合物 而s b s 屬于非極性化合物 s b s 與瀝青在高溫及低溫下的密度 粘度及分子量都不同 尤其在高溫下相差較 大 因此純粹物理方法制備的聚合物改性瀝青在高溫時(shí)不易穩(wěn)定存在 兩者結(jié) 構(gòu) 性質(zhì)上的較大差異導(dǎo)致在貯存過(guò)程中 聚合物由于質(zhì)量較小 粘度較大 聚 集在樣品的頂部 而基質(zhì)瀝青則沉在下部 發(fā)生相分離現(xiàn)象 導(dǎo)致了改性效果的 下降 1 2 2s b s 與基質(zhì)瀝青的相容性和配伍性 某種改性劑并不是對(duì)任何瀝青都具有改性作用 同樣的 也不是任何瀝青 都適于改性 這就在于配伍性或相容性問(wèn)題 12 配伍性反映聚合物改性劑效果 的好壞 相容性反映改性瀝青保持效果的穩(wěn)定性 一種改性劑的改性效果不僅 與劑量有關(guān) 還受改性劑品種與基質(zhì)瀝青品種的配伍性的影響 瀝青與聚合物 之間的相容性取決于瀝青及聚合物性質(zhì) 故而在進(jìn)行改性瀝青設(shè)計(jì)時(shí) 改性體 系首先要滿足相容性的要求 改性瀝青相容性的好壞 直接影響改性瀝青的生 產(chǎn) 運(yùn)輸和應(yīng)用 是影響改性瀝青性能的主要因素 c o l l i n s i j 研究了相容性對(duì) 瀝青性質(zhì)的影響 認(rèn)為相容性是瀝青的低溫性能得以改善的先決條件 相容性好的改性瀝青 聚合物粒子以細(xì)小的顆粒均勻地分布于瀝青當(dāng)中 改性體系不發(fā)生分層或者相分離現(xiàn)象 相容性差的改性瀝青 聚合物粒子成絮 狀 塊狀 發(fā)生相分離和分層現(xiàn)象 基質(zhì)瀝青的組分以及聚合物的品種和劑量 對(duì)改性瀝青的貯存穩(wěn)定性影響很大 相同品種 劑量的s b s n 成的改性瀝青 瀝 青組分中的芳香分含量越高 瀝青質(zhì)含量越小 改性瀝青的相容性越好 線型s b s 制成改性瀝青的貯存穩(wěn)定性往往要優(yōu)于星型s b s l l 4 j 3 武漢理1 人學(xué)碩十學(xué)位論文 因?yàn)榫酆衔锔男詣┡c基質(zhì)瀝青表面性質(zhì)存在著不同相容性的緣故l l 引 當(dāng)聚 合物在外力作用下強(qiáng)制分散與瀝青混融以后 一旦外力撤離 改性瀝青在靜止 存放過(guò)程中 聚合物在一些瀝青中可能比較穩(wěn)定 而在另一些瀝青中則可能極 易離析 h e s p 等人認(rèn)為克服瀝青中的聚合物粒子間的吸引 必須在粒子表面通 過(guò)物理化學(xué)反應(yīng) 形成立體的位阻穩(wěn)定層 1 6 目前 為增大改性劑和瀝青問(wèn)的 相容性 改性瀝青的制備可以從以下幾方面入手舊 增加聚合物密度 減小體系中兩相的密度差 增加瀝青 聚合物體系的粘度 改變聚合物的結(jié)構(gòu)及極性 吉永海等通過(guò)對(duì)s b s 改性瀝青穩(wěn)定性機(jī)理的研究 提出了加入穩(wěn)定劑引發(fā) s b s 交聯(lián)反應(yīng) 促使s b s 形成穩(wěn)定的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 從而可以提高s b s 改性瀝青 的穩(wěn)定性的觀點(diǎn)1 1 8 j k l u t t z 和e r i c k s o n 認(rèn)為提高改性劑的環(huán)氧化水平 即在改性劑分子上接上環(huán) 氧基團(tuán) 形成化學(xué)鍵 可以提高體系的相容性 1 9 m o r a n 在e v a 和s b s 改性瀝青生產(chǎn)時(shí) 加入磷酸等無(wú)機(jī)酸在改善瀝青存儲(chǔ)穩(wěn) 定性方面也取得較好的效剁捌 1 2 3 改性瀝青的流變性能 改性瀝青可以明顯提高瀝青路面的高溫穩(wěn)定性 低溫抗裂性 抗疲勞開裂 能力 有效改善路面的水穩(wěn)定性及耐久性 使用改性瀝青可以有效彌補(bǔ)天然瀝 青的不足 大大增強(qiáng)路面的抗病害能力 提高路面的服務(wù)水平從而減少養(yǎng)護(hù)工 作量 然而 對(duì)于改性瀝青的質(zhì)量體系和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)還不夠健全 美國(guó)建立了一 套對(duì)瀝青結(jié)合料進(jìn)行評(píng)價(jià)和分級(jí)的新方法 即s h r p 計(jì)劃 它適用于所有改性 和非改性道路瀝青 從根本上摒棄了傳統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)體系 而用反映瀝青流動(dòng) 性 永久變形 疲勞開裂等路用性能的流變力學(xué)指標(biāo)代之 具有一定的科學(xué)性 和先進(jìn)性 此外 通過(guò)對(duì)瀝青流變特性的研究 可進(jìn)一步分析改性瀝青的改性 機(jī)理及微觀特性 從而更好地指導(dǎo)瀝青改性 流變學(xué)是研究物質(zhì)流動(dòng)和變形的科學(xué) 它包括材料的塑性 彈性 粘性 形變等內(nèi)容 并將應(yīng)力 應(yīng)變 時(shí)間 溫度 分子結(jié)構(gòu) 界面性質(zhì)等因素對(duì)材 料力學(xué)性質(zhì)的影響作為研究對(duì)象 從國(guó)內(nèi)外研究情況來(lái)看 以流變學(xué)理論為基礎(chǔ) 開展對(duì)瀝青及瀝青混合料 流變特性的研究 是材料科學(xué)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì) 材料流變特性的研究 是材料 4 武漢理 大學(xué)碩 學(xué)位論文 科學(xué)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì) 從法國(guó) 瑞士 荷蘭等國(guó)的情況來(lái)看 大約有7 0 8 0 的 研究工作是以流變學(xué)為基本理論 從理論上探討其力學(xué)特性與試驗(yàn)性能 目前國(guó)內(nèi)外用于測(cè)量瀝青和改性瀝青流變特性的方法主要有 1 粘度計(jì)法 現(xiàn)在采用的粘度計(jì)主要有毛細(xì)管粘度計(jì) 雙筒旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì) 圓錐平板式旋轉(zhuǎn)粘度計(jì) 滑板式粘度計(jì) 落柱式粘度計(jì) 薄板壓縮粘度計(jì) 落 球式粘度計(jì) 流出型粘度計(jì) 2 震動(dòng)粘度的測(cè)定 在振動(dòng)荷載下 瀝青的流變特性受到粘彈性的影響與 靜載時(shí)有很大的不同 瀝青的粘度通常小于靜載時(shí)的粘度 現(xiàn)在越來(lái)越重視測(cè) 定振動(dòng)荷載下的粘度 3 s h r p 瀝青膠結(jié)料實(shí)驗(yàn)法 s h r p 瀝青試驗(yàn)方法使用最普通的有d s r 動(dòng) 態(tài)剪切流變儀 b b r 彎曲梁流變儀和b r o o k f i e l d 旋轉(zhuǎn)粘度計(jì) 分別用來(lái)測(cè)定超 常溫 4 0 c 8 2 c 低溫 5 c 以下 高溫 1 0 0 c 以上 下改性及非改性瀝青的流變 指標(biāo) r a n d 采用動(dòng)態(tài)諧振測(cè)定法測(cè)得瀝青流變性質(zhì) 這種方法測(cè)定的參數(shù)對(duì)瀝青 的粘彈性質(zhì)有了比較明確的描述 g o r d o n 用動(dòng)態(tài)剪切流變儀 d s r 研究了不同基質(zhì)瀝青和s b s 摻量在不同 溫度和頻率下的流變性能 并對(duì)s b s 改性瀝青老化后的流變特性做了分析1 2 1 l 同濟(jì)大學(xué)的黃衛(wèi)東 孫立軍等研究了s b s 改性瀝青流變性質(zhì)與顯微結(jié)構(gòu)的 關(guān)系 并結(jié)合流變學(xué)理論提出了聚合物改性瀝青流變性質(zhì)與顯微結(jié)構(gòu)關(guān)系的流 變方程 2 2 1 2 4s b s 改性瀝青老化 性能 1 2 4 1 瀝青的老化 在熱 氧 陽(yáng)光和水的作用下瀝青發(fā)生揮發(fā) 氧化 分解 聚合等物理化 學(xué)變化 乃至瀝青內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化 導(dǎo)致瀝青變硬變脆 這就是瀝青的老化 朱靜等對(duì)不同溫度瀝青老化試驗(yàn)后認(rèn)為 瀝青老化后平均分子量和分散度均顯 著增加 2 3 瀝青的性能與化學(xué)組成密切相關(guān) 老化后瀝青化學(xué)組成發(fā)生很大的變化 廖克儉 2 4 l 等通過(guò)大量試驗(yàn)考察了老化瀝青組分變化與性能響應(yīng)之間的關(guān)系 瀝 青老化過(guò)程中 老化反應(yīng)基本上可分為裂解和縮合兩種形式 一方面由于裂解反 應(yīng)生成小分子 另一方面由于縮合反應(yīng)生成大分子的稠環(huán)芳烴 進(jìn)一步縮合成膠 5 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 質(zhì) 瀝青質(zhì) 進(jìn)一步的研究顯示 瀝青老化后飽和分幾乎不變 芳香分和膠質(zhì)減 少 瀝青質(zhì)明顯增加 這就導(dǎo)致了軟化點(diǎn)呈線性上升 而針入度和延度降低 瀝青的老化與許多因素有關(guān) 首先瀝青各組分的比例不同對(duì)瀝青老化性能 的影響很大 因?yàn)闉r青中各組分的吸氧特性是不同的 研究表明 性質(zhì)穩(wěn)定的飽 和分基本不吸氧 芳香分具有一定的吸氧性能 膠質(zhì) 瀝青質(zhì)的吸氧量最大 是 瀝青中最不穩(wěn)定的組分1 2 5 j 另外瀝青的老化隨時(shí)問(wèn)的延長(zhǎng) 加熱程度 氧的存 在 水的作用而加深 但是各因素所起的作用有所不同i 矧 為了提高瀝青的抗老化性能 摻加抗老化劑是一個(gè)主要的方法 高分子聚 合物改性瀝青可以提高瀝青的抗老化性能 據(jù)報(bào)道 用s b s 和a p p 制備改性瀝青 用人工老化儀進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn) 原瀝青在經(jīng)過(guò)1 0 0 0 h 老化之后就開始變硬 2 0 0 0 h 后完全老化變脆 而a p p 改性瀝青經(jīng)2 0 0 0 h 后 樣品基本上無(wú)變化 s b s 改性瀝青 則處在二者之間 k n o t m e r u s 研究了約3 0 種添加劑對(duì)4 種瀝青的抗氧化作用 并得到兩個(gè)結(jié)論 1 同一種添加劑對(duì)不同品種的瀝青具有不同的抗老化性 2 二丁基二硫代 氨基甲酸鎳在暗處能顯著地加速瀝青的吸氧量 但在光照時(shí)對(duì)瀝青的吸氧速度 有抑制作用1 2 7 j h a n u s z k e 用2 4 種添加劑對(duì)科威特瀝青的抗老化效果進(jìn)行了研究 認(rèn)為用二 乙基二硫代氨基甲酸鋅 z d c 和二乙基二硫代氨基甲酸鉛 l d c 的改性瀝青抗 老化性能較好l 冽 炭黑也是一種很好的抗老化添加劑 由于其粒徑細(xì)微 表面積大 彌散于瀝 青中 易被熱氧作用產(chǎn)生的游離基吸附 從而阻止瀝青老化的鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 使老化 進(jìn)程受到抑制 同時(shí) 炭黑是一種屏蔽劑 它能阻止紫外線的進(jìn)入 減少光對(duì)瀝 青的老化作用 納米z n o 等由于具有納米粒子的小尺寸效應(yīng) 高比表面效應(yīng) 宏觀量子效應(yīng) 等 而且具有優(yōu)良的光學(xué)性能 良好的穩(wěn)定性 對(duì)改善聚合物的抗紫外老化性能 具有協(xié)同作用 2 引 1 2 4 2s b s 改性瀝青的老化性能研究 s b s 改性瀝青的老化不僅包括了瀝青的老化 還會(huì)發(fā)生s b s 的老化 s b s 改性瀝青耐老化性能的好壞直接影響了路面的使用壽命 以前對(duì)基質(zhì)瀝青的老 化研究較多1 3 m 3 引 隨著改性瀝青應(yīng)用范圍的擴(kuò)大 改性瀝青老化研究逐漸受到 重視 6 武漢理1 人學(xué)碩十學(xué)位論文 瑞典國(guó)家試驗(yàn)與研究中心研究了s b s 改性瀝青的老化特征 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)改性 劑分子量下降 證實(shí)了改性劑發(fā)生了降解m j 王仕掣3 5 l 等用紅外光譜 凝膠滲透色譜 動(dòng)態(tài)粘彈儀研究了s b s 改性瀝青 的薄膜烘箱老化行為 結(jié)果表明 s b s 改性瀝青老化后增加了羰基和亞砜基 瀝青的相對(duì)分子質(zhì)量增加 相對(duì)分子質(zhì)量分布變寬 s b s 特征峰消失 l i n d e 和j o h a n s s o n 3 6 j 在2 0 0 環(huán)境下對(duì)s b s 改性瀝青進(jìn)行了不同時(shí) 白j 的老 化 采用f t i r 和s e c 觀察改性瀝青老化過(guò)程中改性劑的變化 研究發(fā)現(xiàn)在2 4 小時(shí)后 基本上所有的s b s 發(fā)生了降解 成為低分子物質(zhì) 然而瀝青相的變化 則相反 形成了大量高分子物質(zhì) g o r d o n 和s t c p h c 通過(guò)旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱 r 陌o t 和壓力老化試驗(yàn) p a v 分別 模擬了s b s 改性瀝青的短期老化和長(zhǎng)期老化過(guò)程 測(cè)試結(jié)果顯示改性瀝青老化 后性能的變化趨勢(shì)與基質(zhì)瀝青有所不同 張爭(zhēng)奇等通過(guò)研究得出長(zhǎng)期老化對(duì)瀝青結(jié)合料的性能影響更大 不能用短 期老化后的性能預(yù)測(cè)混合料長(zhǎng)期老化后的性能 v i r g i n i e 粥j 利用改進(jìn)的傅立葉紅外光譜儀對(duì)6 s b s 改性瀝青老化過(guò)程進(jìn)行 了動(dòng)態(tài)研究 研究發(fā)現(xiàn)在6 0 1 2 0 m i n 的老化過(guò)程中 混合物的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了明 顯的變化 在改性劑富集區(qū)的s b s 含量降低 而環(huán)繞的瀝青相中的含量增大 s b s 在瀝青中的分布在老化后變得更加均勻 長(zhǎng)期以來(lái) 道路工作者對(duì)瀝青老化已經(jīng)有了很深刻的認(rèn)識(shí) 對(duì)瀝青老化前 后的組分變化也有了相對(duì)清楚的了解 但如何提高抗老化性的方法卻不多 成效 不大 隨著道路交通不斷增加 氣溫等環(huán)境條件逐漸惡劣及瀝青混合料空隙率 趨于增大 尋求一種環(huán)保型 低成本 高效益的瀝青抗老化產(chǎn)品勢(shì)在必行 1 2 4 3 瀝青抗老化性能的評(píng)價(jià)方法 瀝青的老化是發(fā)生在存儲(chǔ) 運(yùn)輸 施工及長(zhǎng)期使用過(guò)程中的一系列的物理 化學(xué)反應(yīng) 主要集中在拌和和攤鋪過(guò)程中 而長(zhǎng)期的使用過(guò)程中發(fā)生的老化反 應(yīng)是非常漫長(zhǎng)的復(fù)雜的過(guò)程 受到外界各種因素的影響1 39 由于現(xiàn)在大多使用 聚合物改性瀝青作為結(jié)合料 可以認(rèn)為瀝青的老化是基質(zhì)瀝青和聚合物改性劑 在老化因素綜合作用下的結(jié)果 根據(jù)瀝青老化時(shí)間的不同 分為短期老化和長(zhǎng)期老化 短期老化是指瀝青 制各和混合料拌和 存儲(chǔ)和碾壓過(guò)程中瀝青的老化 瀝青在拌和時(shí)溫度一般在 1 6 0 1 8 0 c 直接影響瀝青的氧化和組分的揮發(fā) 瀝青中的聚合物改性劑也可 7 武漢理1 二人學(xué)碩士學(xué)位論文 能發(fā)生分解等的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致改性瀝青的性能發(fā)生變化l 訓(xùn) 現(xiàn)在通行的評(píng)價(jià)瀝 青在拌和過(guò)程中熱老化程度的試驗(yàn)方法是瀝青薄膜烘箱加熱試驗(yàn) t f o t 及瀝 青旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱加熱i 式驗(yàn) r t f o t 瀝青薄膜烘箱加熱試驗(yàn)f f f o a 3 是將5 0 9 瀝青 試樣放入直徑1 4 0 m m 深9 5 m m 的不銹鋼盛樣皿中 瀝青膜的厚度為3 2 m m 在1 6 3 通風(fēng)烘箱的條件下以5 5 r m i n 的速率旋轉(zhuǎn) 經(jīng)過(guò)5 h 后測(cè)試試樣質(zhì)量損失 及針入度等各種性質(zhì)指標(biāo)的變化 瀝青旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱加熱試驗(yàn) r t f o t 是將瀝青 試樣3 5 9 裝入高1 4 0 m m 直徑6 4 m m 的開口玻璃瓶中 盛樣瓶插人旋轉(zhuǎn)烘箱中 一邊接受以4 0 0 0 m l m i n 流量吹入的熱空氣 一邊在1 6 3 的高溫下以1 5 r m i n 的 速度旋轉(zhuǎn) 經(jīng)過(guò)7 5 m i n 的老化后 測(cè)定瀝青的質(zhì)量損失及針入度 粘度等各種指 標(biāo)的變化1 4 相對(duì)于拌和和攤鋪過(guò)程的短期老化 瀝青在路面使用過(guò)程中的老化是一個(gè) 漫長(zhǎng)的過(guò)程 所以稱為長(zhǎng)期老化 瀝青的長(zhǎng)期老化是指瀝青路面在使用過(guò)程中由 于環(huán)境因素及荷載因素 特別是熱 氧 水 輻射作用下發(fā)生的老化 這是一 個(gè)非常緩慢的過(guò)程 一般在道路開放交通2 一3 年內(nèi)稍快一些 以后會(huì)放緩 由 于長(zhǎng)期受到氧 陽(yáng)光的作用 瀝青會(huì)發(fā)生光氧老化 臭氧老化等反應(yīng)而變脆 影響瀝青低溫性能和耐久性能 導(dǎo)致了車轍的出現(xiàn) 4 引 目前為公眾所接受的對(duì) 于瀝青長(zhǎng)期老化的試驗(yàn)方法是直到2 0 世紀(jì)9 0 年代才提出來(lái)的壓力老化試驗(yàn) p r e s s u r ea g e i n gv e s s e l 簡(jiǎn)稱p a v 1 4 3 j 壓力老化試驗(yàn) p a v 是將旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱 加熱試驗(yàn)后的瀝青試樣取5 0 9 倒人壓力老化試樣盤中 用試樣架將試樣盤放人壓 力老化容器內(nèi) 然后進(jìn)行加溫加壓 標(biāo)準(zhǔn)的老化溫度視標(biāo)號(hào)的不同規(guī)定為 9 0 1 1 0 老化時(shí)f j 2 0 h 容器內(nèi)的充氣壓力為2 1 m p a 試驗(yàn)對(duì)瀝青的老化影響 相當(dāng)于使用期路面表層瀝青老化5 年的情況i 刪 由于p a v 老化方式的實(shí)驗(yàn)條件溫度與道路實(shí)際使用溫度相差較大 且沒(méi)有考 慮光氧老化因素 其對(duì)瀝青路面長(zhǎng)期老化的模擬效果還存在一定的爭(zhēng)議 迫切 需要提出一個(gè)更有效的模擬道路瀝青長(zhǎng)期老化的試驗(yàn)方法 1 3 排水性瀝青路面 1 3 1 排水性瀝青路面的特點(diǎn) 排水性瀝青路面是2 0 世紀(jì)7 0 年代以來(lái)在發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展起來(lái)的一種多孔性 骨架空隙結(jié)構(gòu)的瀝青路面結(jié)構(gòu) 是為解決公路路面積水問(wèn)題而設(shè)計(jì)出來(lái)的 其 結(jié)構(gòu)示意圖見圖1 1 8 武漢理工火學(xué)碩士學(xué)位論文 排水方向磊 排水方向 圖1 1 排水性瀝青路面結(jié)構(gòu)示意圖 排水性瀝青路面采用大空隙開級(jí)配的瀝青混合料 中 下瀝青面層采用密 實(shí)級(jí)配瀝青混凝土 并在排水性瀝青面層與中面層之間設(shè)置防水粘層 同時(shí)在 路肩下設(shè)置縱向側(cè)溝和橫向排水管 使?jié)B入到排水功能層的水能橫向排除到路 面結(jié)構(gòu)以外 總的來(lái)說(shuō) 排水性瀝青路而有以下特點(diǎn) 1 良好的排水功能 排水性瀝青路面的排水功能主要有橫向排水功能和路面內(nèi)部的儲(chǔ)水功能 排水性瀝青路面具有的連通空隙能使雨水快速下滲并排除到路面邊緣以外 同 時(shí) 路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部的大空隙也能夠儲(chǔ)存一部分來(lái)不及排走的雨水 因此雨水在 路表的停滯時(shí)間很短 路面基本無(wú)水膜產(chǎn)生 即使長(zhǎng)時(shí)間的降雨使空隙接近飽 和 路面上的雨水也能夠在汽車經(jīng)過(guò)的瞬間通過(guò)空隙排出輪胎與路面的接觸區(qū) 域 使得車輛與輪胎之間的水壓可以通過(guò)連通空隙大大消散 仍然能夠確保不 發(fā)生滑水 有效減少了高速行駛車輛產(chǎn)生 漂滑 的可能性 2 1 粗糙的表面特性 排水性瀝青路面表面粗糙 構(gòu)造深度大 抗滑性能好 排水能力強(qiáng) 能夠 有效減低雨天行車產(chǎn)生的水霧 水濺等 減低雨天行車反光量 改善能見度 車輛行駛視線好 減少司機(jī)的駕駛疲勞 大大提高了車輛的行駛安全性 日本 調(diào)查發(fā)現(xiàn) 普通路面的高速公路雨天事故率是晴天事故率的9 倍 采用排水性瀝 青路面后雨天事故可減少8 0 左右 3 良好的路面性能 排水性瀝青路面因其特有的開級(jí)配大空隙結(jié)構(gòu) 可以使輪胎一路面接觸噪 聲有較大的消散空問(wèn) 降低空氣壓縮比 因此排水性瀝青路面是一種低噪音路 面 奧地利有關(guān)研究表明 排水性瀝青路面與水泥混凝土路面相比降低噪音約 9 武漢理丁大學(xué)碩士學(xué)位論文 6 7 分貝 1 3 2 國(guó)內(nèi)外排水性瀝青路面應(yīng)用簡(jiǎn)介 排水性瀝青混合料最初起源于 磨耗層 材料 一般認(rèn)為德國(guó)在上世紀(jì)6 0 年代 最先開始研究使用排水性瀝青路面 而根據(jù)其使用目的的不同曾有多種稱呼 如德國(guó)稱之為低噪音路面 w h i s p e r i n ga s p h a l t 法國(guó)稱之為排水性瀝青路面 d r a i n a g ea s p h a l t 英國(guó)稱之為透水性碎石路面 p e r v i o u sm a c a d a m 在2 0 世 紀(jì)7 0 年代早期 美國(guó)聯(lián)邦公路局 f h w a 進(jìn)行了研究 認(rèn)為廠拌混合料封層是達(dá) 到道路抗滑目的的手段之一 并且第一次提出o g f c o p e n g r a d e da s p h a l t f r i c t i o nc o u r s e 這一術(shù)語(yǔ) 自上世紀(jì)7 0 年代末以來(lái) 排水性瀝青混合料在國(guó)外高等級(jí)公路上得到了越 來(lái)越廣泛的應(yīng)用 同時(shí)各國(guó)鋪筑的排水性瀝青路面在厚度 排水 抗滑與降噪 性能上也是略有差別 但本質(zhì)上都是開級(jí)配大空隙瀝青混合料 目前 日本 美國(guó)與歐洲諸國(guó)使用排水性瀝青路面較多 且多數(shù)國(guó)家都頒布了技術(shù)規(guī)范來(lái)指 導(dǎo)此類路面修筑 1 9 9 2 年歐共體國(guó)家為統(tǒng)一術(shù)語(yǔ) 正式將其稱之為排水性瀝青 路面 p o r o u sa s p h a l t 1 4 5 1 美國(guó)在上世紀(jì)7 0 年代開始使用開級(jí)配磨耗層 簡(jiǎn)稱o g f c 1 9 8 2 年主干線公 路鋪筑已達(dá)1 5 力 k m 聯(lián)邦公路管理局 f h w a 在1 9 7 4 年曾頒布了一套o(hù) g f c 混合 料設(shè)計(jì)方法 1 9 9 0 年1 2 月頒布了較為完善的設(shè)計(jì)方法 同時(shí)各州也制定了自己 的o gf c 設(shè)計(jì)方法 2 0 0 0 年國(guó)家瀝青路面技術(shù)中心 n c a t 推薦了新一代o g f c 級(jí)配組成與設(shè)計(jì)方法 法國(guó)約在1 0 以上的收稅高速公路的表面層使用了排水性瀝青路面 但近年 來(lái) 因?yàn)榇嬖诿鎸涌障度菀锥氯投攫B(yǎng)護(hù)困難等問(wèn)題 排水性瀝青混合料在 法國(guó)的應(yīng)用有減少的趨勢(shì) 比利時(shí)于1 9 7 9 年即開始了排水性瀝青路面的應(yīng)用研 究 意大利在其國(guó)家的高速公路上也大量使用了排水性瀝青混合料 以減少交 通噪聲 改善雨天抗滑性能和消除濺水的危害 荷蘭公共工程部則決定在交通 量大于3 5 0 0 0 輛 天的所有道路上及要求低噪聲的道路上 特別在高速公路上盡可 能使用排水性瀝青面層 瑞典 西班牙 德國(guó) 英國(guó) 丹麥等國(guó)家也都對(duì)排水 性瀝青路面的應(yīng)用進(jìn)行了研究和開發(fā) 并召開了多次國(guó)際會(huì)議 廣泛交流研究 成果與經(jīng)驗(yàn) 但在使用的瀝青膠結(jié)料與級(jí)配組成上各國(guó)均有自己的特點(diǎn) 日本在1 9 7 3 年開始進(jìn)行排水性路面的研究 前期主要是將排水瀝青路面鋪 筑在人行道和停車場(chǎng) 1 9 8 7 年 首次以降低噪音為目的在東京7 號(hào)壞道上鋪裝這 1 0 武漢理丁大學(xué)碩十學(xué)位論文 種路面 以后日本道路工團(tuán)開展了排水性瀝青路面施工技術(shù)研究 自1 9 9 0 年正 式開始采用此路面以來(lái) 現(xiàn)在已成為日本最標(biāo)準(zhǔn)的路面之一 總之 由于安全 環(huán)保等方面的顯著優(yōu)點(diǎn) 排水性瀝青路面在國(guó)外的應(yīng)用 己相當(dāng)廣泛 在我國(guó) 公路行業(yè)在2 0 世紀(jì)9 0 年代后期開始研究使用o g f c 交通部公路研 究所先后在濟(jì)青高速公路 京滬高速公路 河北段 鋪設(shè)了試驗(yàn)路 隨后在北京 廣州等大城市也鋪設(shè)了試驗(yàn)路和實(shí)體工程 但是我國(guó)高速公路交通量大 超載 現(xiàn)象嚴(yán)重 這就對(duì)其路用性能提出了更高的要求 目前 我國(guó)對(duì)o g f c 的設(shè)計(jì) 施工的研究較少 公路部門仍沒(méi)有制訂o g f c 的相關(guān)設(shè)計(jì)和施工規(guī)范 多數(shù)高等 級(jí)公路的試驗(yàn)路均采用國(guó)外設(shè)計(jì)和施工方法 并且大多應(yīng)用國(guó)外進(jìn)口材料進(jìn)行 施工 因此研究符合我國(guó)道路要求的瀝青材料和施工方法具有重要的實(shí)際意義 1 3 3 排水性瀝青路面的結(jié)合料 高粘度改性瀝青 排水性瀝青路面的主要特點(diǎn)是空隙率較大 1 8 2 5 使得其受水 空氣 陽(yáng)光侵蝕的可能性增大 導(dǎo)致了路面的耐久性降低 瀝青混合料需具有足夠的 強(qiáng)度 耐久性 并且由于混合料內(nèi)部長(zhǎng)期遭受雨水侵蝕 還要求具有高的抗水 能力 這就要求所選用的瀝青材料具有較好的高溫穩(wěn)定性 低溫抗裂性以及抗 氧化性能 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究 認(rèn)為用于排水性瀝青路面的結(jié)合料必須為高分子 改性瀝青 又稱高粘度瀝青 現(xiàn)在通用的指標(biāo)是在6 0 的溫度下粘度達(dá)到 2 0 0 0 0 p a s 或橡膠瀝青 以確保排水性瀝青路面能有更好的長(zhǎng)期使用性能和穩(wěn) 定性能1 4 丌 同時(shí)為了提高混合料的抗松散性能 也必須使用高粘度改性瀝青 通過(guò)運(yùn)用高粘度改性瀝青 空隙率為2 0 的混合料車轍動(dòng)穩(wěn)定度可達(dá)5 0 0 0 次 m m 以上 并具有良好的透水性能和構(gòu)造深度 國(guó)外在排水路面混合料結(jié)合料的改良方面做了不少研究 英國(guó)早在上世紀(jì) 7 0 年代初就針對(duì)排水瀝青路面進(jìn)行研究 但因當(dāng)時(shí)改性瀝青技術(shù)尚未成熟 英 國(guó)運(yùn)輸與道路試驗(yàn)室t r r l 的研究結(jié)果顯示該類型路面的效果不良 直到上世紀(jì) 9 0 年代材料技術(shù)進(jìn)步后 進(jìn)行了不少多孔隙瀝青路面的鋪筑試驗(yàn) 證明該類路面 確有減低噪音及消除雨天行車水膜的效果 t r r l 將這種新成果歸因于性能優(yōu)異 的高分子改性瀝青 若不是采用這些改性瀝青 多孔隙瀝青路面在很短時(shí)間將因 交通作用而產(chǎn)生松散破壞 美國(guó)早在1 9 4 4 年便有開級(jí)配磨耗層 o g f c 試驗(yàn)路段的記錄 發(fā)展至今已 將近6 0 多年的歷史 美國(guó)對(duì)于o g f c 的使用情況表明 用于o g f c 的結(jié)合料必須 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 為高分子改性瀝青或橡膠瀝青和相對(duì)較粗的級(jí)配 以確保o g f c 能有更好的長(zhǎng)期 使用性能 在同本 由于開展排水性瀝青路面的研究較歐美晚 從一開始就注意使用 改性瀝青結(jié)合料 矧 日本道路協(xié)會(huì)于1 9 9 6 年1 0 月發(fā)布的 排水性鋪裝技術(shù)指針 案 1 規(guī)定 用于排水性路面的瀝青材料應(yīng)具備抗破壞 抗水剝落 耐久性佳及 抗車轍變形好的特性 日本開發(fā)了用于o g f c 的高粘度瀝青改性劑t p s 并且制 定了用于排水性路面的高粘度改性瀝青標(biāo)準(zhǔn) 日本的所謂高粘度改性瀝青 是指 在6 0 時(shí)瀝青的絕對(duì)粘度大于2 0 0 0 0 p a s 現(xiàn)在被廣泛使用 大量研究表明瀝青 6 0 粘度是影響o g f c 瀝青混合料路用性能的關(guān)鍵指標(biāo) 隨著瀝青6 0 粘度的增 大 混合料的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性顯著增加 因此選用高粘度改性瀝青作為o g f c 瀝 青混合料的結(jié)合料就顯得尤為重要 4 9 j 表1 1 日本高粘度改性瀝青標(biāo)準(zhǔn) 由于國(guó)外的氣候條件 溫度與降雨 交通狀況 試驗(yàn)方法等與我國(guó)不同 比如說(shuō) 歐洲的氣候條件比較溫和 日本的交通荷載標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)低于我國(guó) 日本有 關(guān)的交通法規(guī)規(guī)定 最重的貨車只有2 5 t 而在我國(guó)車輛重載 超載現(xiàn)象十分嚴(yán) 重 因此我國(guó)不能直接使用國(guó)外的標(biāo)準(zhǔn) 應(yīng)該建立適用于我國(guó)的改性瀝青標(biāo)準(zhǔn) 在我國(guó) 高粘度改性瀝青或改性劑的研究較少 大多是購(gòu)買同本的t p s 改性 劑制備高粘度改性瀝青并應(yīng)用于路面中 或者對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母牧紒?lái)降低其成 本 1 4 本文的研究目的和主要研究?jī)?nèi)容 本文的主要目的是研制一種高粘度瀝青改性劑 制備符合性能標(biāo)準(zhǔn)的高粘 武漢理t 人學(xué)碩士學(xué)位論文 度改性瀝青 同時(shí)對(duì)制備的高粘度改性瀝青進(jìn)行物理性能 流變性能 老化性 能的測(cè)試 研究高粘度改性瀝青的各項(xiàng)性能的變化規(guī)律 本論文的主要研究?jī)?nèi)容 1 高粘度改性瀝青的制備 研制高粘度瀝青的改性劑及確定適宜的工藝條件 以制備出符合性能標(biāo)準(zhǔn) 的高粘度改性瀝青 2 研究高粘度改性瀝青的基本物理性能 用高粘度改性劑制備高粘度改性瀝青 對(duì)高粘度瀝青進(jìn)行物理性能測(cè)試 來(lái)評(píng)價(jià)高粘度改性瀝青的高 低溫性能以及存儲(chǔ)穩(wěn)定性能 3 高粘度改性瀝青流變性能的研究 用動(dòng)態(tài)剪切流變儀 d s r 對(duì)高粘度改性瀝青進(jìn)行測(cè)試 研究高粘度改性瀝青 的流變性能 4 通過(guò)不同的老化方式研究高粘度改性瀝青的老化性能 通過(guò)對(duì)制備的高粘度改性瀝青進(jìn)行旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化 壓力老化以及紫外 老化試驗(yàn) 來(lái)模擬瀝青在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的老化現(xiàn)象 研究高粘度改性瀝青的 老化性能 1 3 武漢理亡大學(xué)碩十學(xué)位論文 第2 章高粘度改性瀝青的制備 本章以熱塑性橡膠為主要成分 再配以粘性樹脂和增塑劑等其他成分 用 機(jī)械攪拌混合方式制備高粘度瀝青的改性劑 并且用這種改性劑制備高粘度改 性瀝青 對(duì)制備的高粘度改性瀝青進(jìn)行基本物理性能的測(cè)試 與采用同本高粘 度改性劑t p s 制備的高粘度改性瀝青進(jìn)行對(duì)比研究 2 1 實(shí)驗(yàn)原料 2 1 1 基質(zhì)瀝青 基質(zhì)瀝青選用s k 9 0 道路瀝青 由韓國(guó)s k 株式會(huì)社生產(chǎn) 其基本物理性能 和化學(xué)組成如表2 1 表2 1 基質(zhì)瀝青物理性能與化學(xué)組成 2 1 2 熱塑性橡膠 本文使用的熱塑性橡膠的基本參數(shù)見表2 2 表2 2 熱塑性橡膠的性能指標(biāo) 2 1 3 其他改 陛劑 穩(wěn)定劑 實(shí)驗(yàn)室自制 增粘劑 實(shí)驗(yàn)室自制 增塑劑 市售 t p s 日本高粘度改性瀝青改性劑 日本大有建筑株式會(huì)社 1 4 武漢理 大學(xué)碩 學(xué)位論文 2 2 性能測(cè)試 道路瀝青的針入度 軟化點(diǎn)和延度是生產(chǎn)企業(yè)或用戶衡量道路瀝青優(yōu)劣的 最重要指標(biāo) 2 2 1 針入度 道路瀝青的針入度是瀝青稠度的一種表示方法 反映瀝青的流變學(xué)性能 實(shí)質(zhì)上表示的是測(cè)試溫度下瀝青的黏度 對(duì)于高軟化點(diǎn)瀝青 針入度也表示瀝 青軟硬程度 針入度越小表明瀝青越硬 瀝青的針入度和軟化點(diǎn)指標(biāo)結(jié)合可以 表示瀝青的感溫性 此外 瀝青的針入度和軟化點(diǎn)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系 生產(chǎn)上 常常通過(guò)控制瀝青的軟化點(diǎn)間接控制瀝青的針入度 瀝青的針入度以標(biāo)準(zhǔn)針在 一定負(fù)重 時(shí)間及溫度條件下垂直插入瀝青的深度來(lái)表示 單位為1 0 一m m 本文采用上海地學(xué)儀器研究所的s d0 6 0 6 型針入度儀進(jìn)行針入度測(cè)試 試驗(yàn) 條件 溫度為2 5 c 荷重為1 0 0 0 1g 時(shí)間為5 s 按照g b t 4 5 0 9 8 4 進(jìn)行 2 2 2 軟化點(diǎn) 道路瀝青的軟化點(diǎn)表示在一定的外力存在下 瀝青受熱從固體或粘稠不易 流動(dòng)的物態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢鲃?dòng)能力的物態(tài)的溫度 軟化點(diǎn)的數(shù)值表達(dá)直觀 直接表示路面發(fā)軟變形的程度 5 0 l 軟化點(diǎn)與針入度一樣 常常作為控制制造工 藝 檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量 評(píng)定瀝青性質(zhì)及選擇使用條件所應(yīng)用 因其實(shí)驗(yàn)方法較針 入度和延度更為簡(jiǎn)單 很快得出結(jié)果 所以生產(chǎn)企業(yè)更多以軟化點(diǎn)作為產(chǎn)品質(zhì) 量的控制指標(biāo) 對(duì)同一種原油及工藝來(lái)說(shuō) 瀝青硬 針入度小得瀝青 軟化點(diǎn) 就高 控制軟化點(diǎn)則針入度變化也不會(huì)太大 道路瀝青的軟化點(diǎn)一般在4 0 6 0 c 之間 它與制造工藝密切相關(guān) 軟化點(diǎn)的高低常用于評(píng)價(jià)瀝青的高溫穩(wěn)定性 瀝青的軟化點(diǎn)表示一種等黏 溫度 軟化點(diǎn)高意味著等黏溫度高 混合料的高溫穩(wěn)定性也好 道路瀝青具備 適度的軟化點(diǎn) 可以保證在較高的環(huán)境溫度和有車輛行駛的條件下 路面不產(chǎn) 生變形 本論文所用的儀器是上海地學(xué)儀器研究所研制的s d0 6 0 4 型軟化點(diǎn)儀 按照 g b 廠r4 5 0 7 8 4 進(jìn)行 武漢理丁人學(xué)碩十學(xué)位論文 2 2 3 延度 瀝青的延度表示瀝青在一定的溫度下拉伸至斷裂前的變形能力 是道路瀝 青最重要的指標(biāo)之一 大量統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示 瀝青延度高 瀝青的低溫變形能力 大 瀝青路面不易開裂 低溫下的延度對(duì)瀝青的使用性能的影響尤為明顯 最 新的高等級(jí)道路瀝青標(biāo)準(zhǔn)中增加了1 5 的延度指標(biāo) 瀝青的延度與其組成有很 大的關(guān)系 延度本質(zhì)反映了瀝青各組分之間的配伍性或膠活性 瀝青的延度是 用規(guī)定的試件 在一定溫度下以一定的速度拉伸至斷裂時(shí)的長(zhǎng)度 以厘米表示 本文采用上海地學(xué)儀器研究所的s d0 6 0 5 型低溫延度儀進(jìn)行延度測(cè)試 試驗(yàn) 條