耐紫外老化沥青的制备与性能研究.pdf

学校代码 lQ垒2Z 学号!Q垒窆21Q墨Q!垒g 大署 763 ADissertation Submitted toWuhan University ofTechnologn/for theDoctor's Degree inEngineering Research onPreparation andPerformance of UltraviolateLightAging Resistant Bitumen :HAN Jun Supervisor :Ⅵ哪Shaopeng Major :Building Materials andEngineering WuhanUniversity ofTechnology Wuhan,43 0070,Huibei, May,2011 武汉理工大学博士学位论文中文摘要沥青混凝土作为路面材料已越来越受到世界各国的重视,并已广泛应用于全世界各种等级的公路。我国的各种公路路面尤其是高等级的路面中,沥青路面占90%以上,然而沥青在服役过程中的老化导致了沥青路面性能的恶化,影响路面的使用寿命。针对沥青材料在道路建设领域应用的广泛性,但沥青材料紫外老化问题又极为严重的现状,提出以同时具有紫外线物理屏蔽和化学紫外吸收双重作用的超分子结构紫外阻隔材料LDHs制备耐紫外老化沥青,突破设计与制备关键技术,实现此种材料与沥青的均匀复合,改善沥青路面使用性能。在最佳制备条件下制备出耐紫外老化沥青后,与基质沥青和加入了矿粉、蒙脱土的沥青作为对比,并通过X射线衍射(XRD)分析其改性机理,利用自主研发的智能室内紫外光老化模拟装置,对耐紫外老化沥青作了全面和深入的研究,包括在紫外光老化(UV)过程中的老化机理、微观结构、组成变化、路用性能、流变性能、低温性能和疲劳性能以及低温拉伸性能等进行系统研究。选取了两种紫外阻隔材料作为改性剂,研究耐紫外老化沥青材料体系及最佳制备条件,结果表明耐紫外老化沥青材料体系包括道路石油沥青和3-5wt%的 LDHs,制备最佳制备条件为:温度140-a:50C,预分散搅拌时间30min,高速剪切时间1h,转速4000r/min。对耐紫外老化沥青的基本路用性能和流变性能研究结果表明,老化前耐紫外老化沥青的基本路用性能与基质沥青相比无较大改变, 存储稳定性良好;一定程度上影响了沥青的低温性能,但改善了高温性能,使沥青胶浆的温度敏感性降低,改善了沥青的高温抗蠕变变形的能力。通过改性机理研究表明,LDHs材料与沥青是均匀复合状态,不存在插层和剥离现象。对耐紫外老化沥青进行短期老化(TFOT)和紫外光老化(Uv)处理,并对老化后的沥青路用性能进行了测试、分析并提出评价指标结果表明,随改性沥青中紫外阻隔材料的掺量增加,紫外阻隔作用更强,软化点增加量和粘度老化指数减小,残留针入度比和延度保留率增大;当沥青膜厚较薄时紫外老化程度明显加深,但紫外阻隔材料发挥的抗紫外老化效果也更明显。对老化后的耐紫外老化沥青进行了直接拉伸性能研究表明,耐紫外老化沥青的断裂延伸率大于基质沥青,拉伸模量普遍小于基质沥青,断裂能普遍大于基质沥青。利用四组分分析和红外光谱分析,研究了耐紫外老化沥青在紫外光老化过武汉理工大学博士学位论文程中化学组成和结构形态的变化,并微观组成方面解释了紫外光老化对沥青宏观性能的的影响,结果表明,耐紫外老化沥青紫外光老化后的质量变化比基质沥青小,并随着掺量增加质量损失减小;沥青中轻质组分,即饱和分、芳香分和胶质含量减少均比基质沥青少,分子量相对较大的沥青质含量增加比基质沥青少,基质沥青的羰基和亚砜基含量显著增加,产生了更多的极性官能团。SK704 与SK90“两种沥青的变化趋势基本相同,但各组分变化幅度有差异。采用动态剪切流变仪(DSR)对耐紫外老化沥青老化后的流变性能、粘弹特性以及疲劳性能进行了研究,提出了几种基于流变学的老化评价方法,建立流变模型,结果表明,与基质沥青相比,耐紫外老化沥青有较好的抗老化和抗低温开裂性能,减小了沥青的老化指数值(触),粘弹转变的频率不断减小,提高了沥青的疲劳寿命,总变形量和永久变形量都大于基质沥青,且劲度模量更小。关键词耐紫外老化沥青;制备;路用性能;老化机理;流变性能; U 武汉理工大学博士学位论文 Abstract Countriesall over theworld are paying more attention toasphaltmixture which is aspavement materialsandwidely used onmany , asphaltpavement ismore than 90%in allkindsofroadespeciall