收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

紫外老化条件下温拌沥青的结构、性能及粘附机理研究

张兴军  
【摘要】:我国西部地区生态环境脆弱,常规热拌沥青混合料施工温度较高,对沿线环境污染大,温拌沥青作为绿色环保技术逐渐广泛使用。但由于西部地区海拔较高,紫外线辐射强烈,紫外老化问题突出,且温拌沥青较常规路面水稳定性有所下降,所以水损害是影响温拌沥青路面耐久性的重要因素。宏观上表现形式为水损害,但产生的根本是沥青胶结料在微观上的粘附破坏,现有的水损害指标都是宏观的物理评价方法,主观性强,试验结果变异性大。本文对温拌沥青在紫外老化下的粘附性能进行系统的研究,深入分析了紫外老化下的温拌沥青粘附机理,提出微观层面上的粘附表征方法,并与混合料的路用性能进行了相关性分析,为评价温拌沥青的紫外老化性能,提供一定的实验研究资料,对开展温拌沥青水损害研究及应用具有较大的现实意义。为科学开展紫外辐射条件下温拌沥青粘附性变化规律的研究,本文基于光化学效应原理,研制了室内紫外老化模拟实验设备。设计了两种实验方案,一是紫外线老化,二是紫外线和氧气耦合作用的老化。用老化后的流变性能和特征官能团研究其老化程度。为本课题工作建立了一套科学合理的实验及研究方案。本文以一种基质沥青、两种温拌剂(Evotherm、Sasobit)制备了不同组分的温拌沥青,运用动态流变学参数和表面自由能,研究分析了温拌沥青在不同紫外老化时间、短期老化与长期老化的过程下流变性能和粘附特性变化规律;采用原子力显微镜(AFM)、红外光谱(FTIR)、凝胶色谱(GPC)分析了紫外老化后温拌沥青的微观结构、形貌和化学变化过程,初步阐释了温拌沥青紫外老化下的粘附机理。(1)基于物理降粘法的Evotherm温拌剂和化学降粘法的Sasobit温拌剂制备的温拌沥青,随温拌剂的加入,温拌沥青均未形成新的官能团,说明温拌剂和基质沥青之间只发生了物理反应。(2)考察不同温拌沥青动态剪切流变学参数,结果表明,两种温拌沥青短期和长期老化后的各参数较接近,而紫外老化后明显变大,说明紫外线对温拌沥青的老化程度更大,粘性成分损失较多,宏观上使温拌沥青变硬,紫外老化150h后,老化趋于稳定。对比在隔氧和光氧耦合条件下的各参数变化,光氧耦合条件下的均大于隔氧条件下的,说明氧气参与可使老化更严重。(3)考察不同温拌沥青的表面自由能,结果表明,Evotherm温拌沥青的表面自由能大于基质沥青的,而Sasobit温拌沥青的小于基质沥青。在短期老化、长期老化及紫外老化后,两种温拌沥青的表面自由能均有减少。两种温拌沥青的粘附性和粘聚性随着紫外老化时间的延长,粘附性能变差,到150h后,逐渐趋于稳定,在相同条件下,光氧耦合下的粘附性能更差。(4)采用原子力显微镜(AFM)的微观形貌分析可知,温拌沥青表面呈现蜂状结构。随着紫外老化时间的延长,温拌沥青的蜂状结构总面积逐渐减少,但单个面积增大,这是因为蜂状结构开始聚合,代表微裂纹的谷底区域逐渐增多,轻组分的减少及微裂纹的形成,会减少与石料接触的有效面积,导致温拌沥青粘附功下降。采用红外光谱(FTIR)和凝胶色谱(GPC)对温拌沥青的化学变化过程分析可知,紫外老化使大分子量比例变大、小分子量比例减小,总体变化趋势是沥青质含量增幅较大,沥青质分子量的变大和部分沥青质的絮凝沉淀导致了粘附性能的下降。(5)在紫外老化后流变和粘附变化规律、机理研究的基础上,分析了纳观粘附力、表面粗造度、蜂面积比、羰基指数、亚砜基指数、大分子量等变化与粘附性能的关系;本文提出了采用纳观粘附力、表面粗造度、蜂面积比表征在紫外老化下温拌沥青的粘附性能微观评价指标,并与温拌沥青混合料宏观路用性能进行验证分析。研究结果表明,本文提出的粘附性能微观评价指标精确度高、人为影响小、结果可靠,对温拌沥青水损害研究具有较好的现实意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 蒋磊;黄红军;万国顺;李志广;王康;;聚丙烯酸钠吸附树脂的制备及其粘附性能[J];塑料;2012年02期
2 祝志峰;;浆料粘附性能概述[J];棉纺织技术;2006年02期
3 吴彬;王卫英;田树林;;仿树蛙足垫粘性材料制备及其粘附性能[J];机械工程师;2009年11期
4 苏奕粼;侯绪研;曹盼;薛萍萍;唐天峰;李龙;陈涛;姜生元;;针对在轨维护的爬行机器人足粘附机理研究[J];深空探测学报;2017年03期
5 汤凤,黄洪,陈焕钦;氯化聚丙烯改性胶粘剂的合成及粘附性能研究[J];粘接;2004年04期
6 ;改善粉煤灰硅酸盐制品外饰面粘附性能的初步试验[J];硅酸盐建筑制品;1978年02期
7 阙瑜;;沥青与集料的粘附性能探讨[J];西部皮革;2018年12期
8 祝青;谢虓;郑保辉;李尚斌;;疏高粘液体表面的制备及其界面粘附性能研究[J];功能材料;2018年09期
9 蒋磊;黄红军;万国顺;李志广;王康;张东升;;聚丙烯酸钠吸水性树脂的粘附性能测试及表征[J];当代化工;2011年12期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 石强;侯建文;叶玮;殷敬华;;聚合物微、纳米纤维之间的微观粘附机理研究[A];2013年全国高分子学术论文报告会论文摘要集——主题K:先进纤维[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张兴军;紫外老化条件下温拌沥青的结构、性能及粘附机理研究[D];兰州理工大学;2019年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 钟红梅;磁流变弹性体的热学及粘附性能研究[D];中国科学技术大学;2019年
2 谢君;柔性材料表面粘附性能影响因素的试验研究[D];南京航空航天大学;2018年
3 魏银萍;国内5种市售微生态制剂益生菌株的粘附性能研究[D];西南大学;2006年
4 刘建喜;表面润湿、粘附性能的测量及其在油田表面化学中的应用[D];西北师范大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978