SBS改性瀝青的復合老化機理
發(fā)布時間：2021-09-01 00:23
通過考察瀝青的納米微觀形貌、化學官能團和宏觀力學指標,研究了復合老化條件下苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）改性瀝青的老化規(guī)律和機理.結果表明:復合紫外（UV）老化對SBS改性瀝青的影響遠大于短期老化,且復合UV老化對低溫性能的影響更大;復合老化引起瀝青"蜂形結構"數(shù)目和面積發(fā)生改變,復合老化后SBS改性瀝青微觀表面的楊氏模量和黏附力發(fā)生顯著變化;復合老化后SBS改性瀝青紅外光譜中966、1376、1601cm-1處的基團發(fā)生了明顯變化.
【文章來源】：建筑材料學報. 2020,23(05)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
不同老化條件下SBS改性瀝青的黏溫曲線和老化指數(shù)
為了更好地評價改性瀝青低溫抗裂性能,用蠕變勁度S和蠕變速率m的比值來進行對比分析,m/S值越大,改性瀝青的低溫抗裂性能越好,反之越差.圖2為不同老化條件下SBS改性瀝青的m/S隨溫度的變化.由圖2可見:(1)相同溫度:不同老化條件下m/S的值排序為原樣瀝青>TFOT老化瀝青>PAV老化瀝青>PAV+W老化瀝青>PAV+UV老化瀝青,原樣瀝青的低溫性能最好,短期老化瀝青次之;復合水老化和長期老化瀝青的m/S的值相差較小,水分的存在加劇了瀝青的老化進程,水分對瀝青性質的影響不容忽視;隨著老化程度的加深,m/S的值逐漸降低,在復合UV老化后到達最低值,復合UV老化后瀝青低溫性能最差,表明紫外線對瀝青的影響超過短期老化和復合水老化;(2)隨著溫度的下降:m/S逐漸減小,在-12～-18℃范圍內下降迅速,之后趨于平緩,這是由于溫度的降低,使分子運動的能量下降,鏈段運動被禁錮,結構趨于穩(wěn)定狀態(tài);4種老化方式下的SBS改性瀝青間的差值也逐漸減小.有研究表明[9-10],復合UV老化改變了瀝青的材料性質和力學行為,老化后的瀝青由柔而軟的材料變成了剛而脆的材料,故在低溫條件下更容易發(fā)生破壞.
由圖3可見,老化后SBS改性瀝青微觀形貌較老化前產生明顯變化:短期老化后發(fā)現(xiàn)“蜂形結構”數(shù)量略有增加;經長期老化后,瀝青原有的“蜂形結構”尺寸變大,瀝青表面起伏變大,這是因為在熱氧條件下,大分子的瀝青質含量增多,小分子的芳香分含量減少[11];復合水老化瀝青微觀結構形貌圖中部分“蜂狀結構”的尺寸繼續(xù)增大,而“蜂形結構”的數(shù)量有所減少,個別“蜂狀結構”還出現(xiàn)交叉合并共同生長,長度增加,高度聚集的現(xiàn)象,這可能是由“蜂狀結構”的團聚造成的[12];復合水老化后瀝青的“峰形結構”數(shù)量減少,尺寸變大,這也就導致瀝青納觀黏附力下降,加劇了瀝青的老化[13-14];對比長期老化瀝青,可以看到復合水老化瀝青中包裹在“蜂狀結構”外面的物質逐漸消失,有研究表明[15]這是由于油類、蠟類等分散介質減少,蠟分子逐漸失去結晶作用所致;SBS改性瀝青復合UV老化后表面“蜂形結構”數(shù)目較原樣瀝青和復合水老化瀝青明顯減少,“蜂形結構”的形成受到抑制,這可能是由于原本經長期老化破壞重組的相對質量較高的大分子鏈在紫外線照射下發(fā)生局部斷裂,降解為小分子,而剩余的鏈段由聚苯乙烯和聚丁二烯分子鏈組成,其相對分子質量仍大于原樣瀝青中的有機分子,因此導致復合紫外老化后SBS改性瀝青的表面粗糙度降低并接近原樣瀝青[16].2.4.1 粗糙度分析
【參考文獻】：
期刊論文
[1]SBS改性瀝青紫外老化研究[J]. 楊興,邱天,程健,杜妮. 化學與生物工程. 2013(10)
[2]瀝青抗老化性能評價指標[J]. 李寧利,張彩利,肖慶一,李戶輝. 河北工業(yè)大學學報. 2013(02)
[3]橡膠瀝青紫外光老化性能試驗研究[J]. 肖鵬,吳美平,蔣德安. 南京航空航天大學學報. 2013(01)
[4]SBS改性瀝青機理研究[J]. 王濤,才洪美,張玉貞. 石油瀝青. 2008(06)
[5]瀝青老化性能評價方法[J]. 張爭奇,梁曉莉,李平. 交通運輸工程學報. 2005(01)
[6]用Langmuir-Blodgett技術研究原油中瀝青質和膠質膜性質[J]. 楊小莉,陸婉珍,ＪＳｊｏｂｌｏｍ,ＭＨＥｓｅ. 石油學報(石油加工). 1999(03)
博士論文
[1]瀝青老化機理及再生技術研究[D]. 耿九光.長安大學 2009
[2]模擬紫外環(huán)境下瀝青流變行為及老化機理的研究[D]. 王佳妮.哈爾濱工業(yè)大學 2008
碩士論文
[1]全氣候老化瀝青的組分和AFM微觀結構研究[D]. 代震.蘇州科技大學 2017
[2]基于AFM的老化瀝青表面微觀特征及影響因素分析[D]. 裴忠實.哈爾濱工業(yè)大學 2016
本文編號：3375901
【文章來源】：建筑材料學報. 2020,23(05)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：9 頁
【部分圖文】：
不同老化條件下SBS改性瀝青的黏溫曲線和老化指數(shù)
為了更好地評價改性瀝青低溫抗裂性能,用蠕變勁度S和蠕變速率m的比值來進行對比分析,m/S值越大,改性瀝青的低溫抗裂性能越好,反之越差.圖2為不同老化條件下SBS改性瀝青的m/S隨溫度的變化.由圖2可見:(1)相同溫度:不同老化條件下m/S的值排序為原樣瀝青>TFOT老化瀝青>PAV老化瀝青>PAV+W老化瀝青>PAV+UV老化瀝青,原樣瀝青的低溫性能最好,短期老化瀝青次之;復合水老化和長期老化瀝青的m/S的值相差較小,水分的存在加劇了瀝青的老化進程,水分對瀝青性質的影響不容忽視;隨著老化程度的加深,m/S的值逐漸降低,在復合UV老化后到達最低值,復合UV老化后瀝青低溫性能最差,表明紫外線對瀝青的影響超過短期老化和復合水老化;(2)隨著溫度的下降:m/S逐漸減小,在-12～-18℃范圍內下降迅速,之后趨于平緩,這是由于溫度的降低,使分子運動的能量下降,鏈段運動被禁錮,結構趨于穩(wěn)定狀態(tài);4種老化方式下的SBS改性瀝青間的差值也逐漸減小.有研究表明[9-10],復合UV老化改變了瀝青的材料性質和力學行為,老化后的瀝青由柔而軟的材料變成了剛而脆的材料,故在低溫條件下更容易發(fā)生破壞.
由圖3可見,老化后SBS改性瀝青微觀形貌較老化前產生明顯變化:短期老化后發(fā)現(xiàn)“蜂形結構”數(shù)量略有增加;經長期老化后,瀝青原有的“蜂形結構”尺寸變大,瀝青表面起伏變大,這是因為在熱氧條件下,大分子的瀝青質含量增多,小分子的芳香分含量減少[11];復合水老化瀝青微觀結構形貌圖中部分“蜂狀結構”的尺寸繼續(xù)增大,而“蜂形結構”的數(shù)量有所減少,個別“蜂狀結構”還出現(xiàn)交叉合并共同生長,長度增加,高度聚集的現(xiàn)象,這可能是由“蜂狀結構”的團聚造成的[12];復合水老化后瀝青的“峰形結構”數(shù)量減少,尺寸變大,這也就導致瀝青納觀黏附力下降,加劇了瀝青的老化[13-14];對比長期老化瀝青,可以看到復合水老化瀝青中包裹在“蜂狀結構”外面的物質逐漸消失,有研究表明[15]這是由于油類、蠟類等分散介質減少,蠟分子逐漸失去結晶作用所致;SBS改性瀝青復合UV老化后表面“蜂形結構”數(shù)目較原樣瀝青和復合水老化瀝青明顯減少,“蜂形結構”的形成受到抑制,這可能是由于原本經長期老化破壞重組的相對質量較高的大分子鏈在紫外線照射下發(fā)生局部斷裂,降解為小分子,而剩余的鏈段由聚苯乙烯和聚丁二烯分子鏈組成,其相對分子質量仍大于原樣瀝青中的有機分子,因此導致復合紫外老化后SBS改性瀝青的表面粗糙度降低并接近原樣瀝青[16].2.4.1 粗糙度分析
【參考文獻】：
期刊論文
[1]SBS改性瀝青紫外老化研究[J]. 楊興,邱天,程健,杜妮. 化學與生物工程. 2013(10)
[2]瀝青抗老化性能評價指標[J]. 李寧利,張彩利,肖慶一,李戶輝. 河北工業(yè)大學學報. 2013(02)
[3]橡膠瀝青紫外光老化性能試驗研究[J]. 肖鵬,吳美平,蔣德安. 南京航空航天大學學報. 2013(01)
[4]SBS改性瀝青機理研究[J]. 王濤,才洪美,張玉貞. 石油瀝青. 2008(06)
[5]瀝青老化性能評價方法[J]. 張爭奇,梁曉莉,李平. 交通運輸工程學報. 2005(01)
[6]用Langmuir-Blodgett技術研究原油中瀝青質和膠質膜性質[J]. 楊小莉,陸婉珍,ＪＳｊｏｂｌｏｍ,ＭＨＥｓｅ. 石油學報(石油加工). 1999(03)
博士論文
[1]瀝青老化機理及再生技術研究[D]. 耿九光.長安大學 2009
[2]模擬紫外環(huán)境下瀝青流變行為及老化機理的研究[D]. 王佳妮.哈爾濱工業(yè)大學 2008
碩士論文
[1]全氣候老化瀝青的組分和AFM微觀結構研究[D]. 代震.蘇州科技大學 2017
[2]基于AFM的老化瀝青表面微觀特征及影響因素分析[D]. 裴忠實.哈爾濱工業(yè)大學 2016
本文編號：3375901
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