基质沥青短期老化性能研究
沥青老化指标的分析与研究
沥青老化指标的分析与研究n沥青在贮运、加工、施工及使用过程中,由于长时间地暴露在空气中,在风雨、温度变化等自然条件的作用下,会发生一系列的物理及化学变化,如蒸发、脱氢、缩合、氧化等等。
此时,沥青中除含氧官能团增多外,其它的化学组成也有所变化,最后使沥青逐渐硬化变脆开裂,不能继续发挥其原有的作用。
沥青所表现出的这种胶体结构、理化性质或机械性能的不可逆变化称为老化。
n沥青是由多种极其复杂的碳氢化合物和它们的非金属衍生物组成的混合物,属于热塑性的高分子树脂材料,受热时会发生分解或聚合反应,并改变分子结构和分子量,引起内部化学组分的转化,最后使沥青逐渐硬化变脆开裂,导致性能下降从而不能继续发挥其原有的作用。
沥青混合料中沥青作为骨料的粘结剂,在储存、运输、施工及使用过程中,由于长时间地暴露在空气中,受环境因素如氧气、阳光、水及温度变化等自然条件的作用下,会发生一系列的物理及化学变化,如挥发、氧化、聚合等,乃至沥青内部结构发生变化。
随着组分的慢慢转化,沥青的流动性变小,稠度逐渐增大并变硬,直到粘结料完全失去塑性没有固结矿料的能力,从而导致路面破损严重影响路用性能。
沥青的老化过程n运输、贮存、加热过程中的老化沥青从炼油厂炼制出来以后,直至拌制沥青混合料之前,沥青的热态贮存、热态运输、在储油罐内预热、配油釜内调配等过程,往往要经历很长时间。
在此过程中,由于温度升高加速分子的运动,除引起沥青蒸发外,还能引起沥青发生某些物理化学变化。
这一时期沥青老化的机理主要是:(1)由于受热使沥青中的轻质油分不断挥发,使沥青变硬变脆,粘结性降低;(2)储油罐表面的沥青与空气接触,与空气中的氧气发生一些聚合反应,沥青也会发生一定程度的老化;(3)沥青在管道内不断运行并由储罐顶处洒落到罐内时,沥青的表面积增大,沥青将发生氧化反应。
由于这一段时间内沥青还贮存在储油罐内,沥青的数量多、深度深,接触加热源及空气的面积较小,所以老化并不严重,一般不予考虑。
基质沥青和sbs改性沥青老化行为与机理研究
基质沥青和sbs改性沥青老化行为与机理研究对于不同的沥青材料,它们的老化行为是不一样的,因此研究它们的老化行为和机理是非常重要的。
在过去的几十年中,人们对沥青材料的老化行为和机理进行了大量研究,其中最突出的沥青材料是基质沥青和SBS改性沥青。
通过深入分析它们的老化行为和机理,可以更好地为工程中的道路建设、维护和改善提供建议和帮助。
基质沥青是一种无机混凝土,它是由泥沙和沥青拌制而成的,其机理主要与混凝土的破碎、应力和温度有关。
基质沥青可以由沥青和各种添加剂构成,如沥青砂、水泥、矿物石膏、抗冻剂等。
在温度变化、路面损坏和污染的作用下,基质沥青的稳定性可能会受到影响,有时会导致路面发生裂缝和更严重的破坏。
因此,研究基质沥青的老化行为和机理非常有必要。
SBS改性沥青是一种聚氨酯改性沥青,由SBS聚合物和沥青拌制而成,具有更高的抗老化性、抗水渗及抗冻性能,比传统的沥青更加环保。
它的老化行为主要与温度和污染有关。
当温度高于60℃时,开始出现变形和破裂,而当温度低于20℃时,混凝土的强度会提高,但表面的粗糙度会增加。
空气污染所造成的损伤也比较大,这可能会影响改性沥青的老化行为。
因此,研究SBS改性沥青的老化行为及其机理也是必要的。
过去,各种研究方法被用于研究基质沥青和SBS改性沥青的老化行为及其机理,其中最常用的是试验和模拟。
试验研究可以帮助识别沥青材料的老化行为和机理,从而为对沥青材料进行改进提供基础。
此外,数值模拟技术也被用于研究基质沥青和SBS改性沥青的老化行为及其机理,这可以帮助更好地理解沥青材料的老化机制,从而更好地预测它们的性能。
总之,基质沥青和SBS改性沥青的老化行为和机理是非常重要的,因为它们的性能对于工程道路的安全十分关键。
各种研究方法,包括试验和模拟,可以用来研究它们的老化行为及其机理,从而更好地控制路面工程的性能。
未来,研究者将继续深入研究基质沥青和SBS改性沥青的老化行为及其机理,以期为路面工程提供更好的功能和服务。
沥青紫外老化行为及其老化动力学研
沥青紫外老化行为及其老化动力学研一、背景沥青作为道路建设中常用的材料,具有良好的耐磨、耐水、耐化学腐蚀、抗氧化等性能。
然而,由于太阳辐射中的紫外线、大气污染等因素的作用,会导致沥青老化,降低其性能,最终影响道路的使用寿命。
因此,研究沥青的老化行为及其老化动力学是非常重要的。
二、紫外老化行为紫外老化是沥青老化的一种主要形式,通常采用紫外光源将沥青样品暴露在氧气和湿度良好的环境下,观测其性能变化。
紫外老化使沥青中的高分子链断裂、交联、氧化、裂解等现象变得更为明显,导致其物理、化学性质的变化。
1. 软化点紫外老化会导致沥青的软化点下降。
研究发现,沥青的软化点变化与老化时间呈现出一定的线性关系,即软化点的下降速率逐渐变慢。
这是由于随着时间的推移,沥青中的短链化程度越来越高,具有软化作用的长链分子逐渐被短链分子取代。
2. 黏度紫外老化会使沥青的黏度降低。
随着老化时间的增加,黏度下降速率逐渐减缓,这也与沥青中长链分子短化以及沥青分子量的减小有关。
3. 力学性能紫外老化会对沥青的弹性模量、延伸率、断裂强度等力学性能产生影响。
研究表明,随着老化时间的增加,沥青的弹性模量和断裂强度均下降,延伸率上升。
4. 化学反应沥青老化的一种重要反应是氧化反应。
随着紫外辐射时间的增加,沥青中的含氧官能团数量逐渐增多,烷基链断裂率逐渐升高,分子量逐渐下降。
此外,沥青中还会发生交联反应,形成大分子量的高聚物。
三、老化动力学老化动力学是研究沥青老化现象的一种数学模型,通过建立数学模型,研究沥青老化规律,确定沥青的使用寿命,指导沥青的生产和使用。
常见的老化动力学模型有Arrhenius模型、等效寿命模型、n阶反应速率常数模型等。
其中,Arrhenius模型是最常用的一种老化动力学模型,该模型基于化学反应速率与温度有关的Arrhenius公式:k = Ae^(-Ea/RT)其中,k是化学反应速率常数,A是表征反应速率的指数因子,Ea是沥青老化所需的活化能,T是反应温度,R是气体常数。
基质沥青老化行为与老化机理
盘锦 110
针入度( 25 ) 软化点 延度( 5 , 1 mm/ min) cm
113 41 4 > 150
75
0 664
45 9
1 109
106
0 707( 老化前的以 150 计算)
第 2期
陈华鑫, 等: 基质沥青老化行为与老化机理
12 7
实际上这一结论并不矛盾, 因为常规试验不能 准确反映沥青组分的变化规律, 其原因有 2: 一方面 沥青的 4 组分之间并没有明确的界限, 各组分之间 是连续过渡的, 不能简单地用( 沥青质+ 胶质) : ( 饱 和分+ 芳香分) 的比值对不同沥青组分平均分子量 大小进行比较, 因为沥青油源不同, 其组分也有很大 差异, 比如同样是饱和分、芳香分镇海沥青的比盘锦 沥青的分子量大, 因而在原样沥青中尽管镇海沥青 的饱和分和芳香分百分比比盘锦沥青少, 但镇海沥 青针入度小于盘锦沥青、软化点也大于盘锦沥青; 另 一方面, 尽管常规试验可以定性地反映沥青的 软硬 程度 , 但只能反映特定温度、特定荷载作用条件下 的情况, 而对于其它条件下沥青的性能差异很难体 现出来, 所以常规试验用来表征沥青老化前后的性 能变化精度明显不足. 同样组分试验结果也不能准 确反应不同沥青老化性能之间的相互差异, 因而也 不宜作为老化评价标准. 2 2 动态力学试验 2 2 1 DSR 试验
2 试验结果分析
与胶质越多, 按前述规律, 盘锦沥青针入度应该比镇 海沥青小, 软化点应该比镇海沥青高, 延度也应比镇
海沥青的小, 但常规试验结果与这一结果正好相反.
2 1 常规试验结果分析
同样, RTFO 短期老化后盘锦沥青的( 沥青质+
沥青组分试验结果如表 1 所示, 沥青老化后其 胶质) : ( 饱和分+ 芳香分) 比值 0 715 大于兰炼沥青
沥青混合料老化研究报告
沥青混合料老化研究报告
沥青混合料是道路建设中常用的材料之一,其性能对道路的使用寿命起着至关重要的作用。
然而,随着时间的推移,沥青混合料会发生老化现象,从而降低其性能和耐久性。
因此,对沥青混合料老化行为的研究是非常必要的。
本文通过对沥青混合料老化的实验研究,得出了以下结论。
首先,随着老化时间的增加,沥青混合料的黏度逐渐增加。
黏度是沥青混合料的流动特性的指标,其增加表明沥青的流动性越差。
因此,沥青混合料的老化会导致道路表面的裂缝和损坏。
其次,沥青混合料老化还会导致其抗剪强度的下降。
抗剪强度是衡量沥青混合料抵抗剪切应力的能力的指标,其下降表明材料的结构强度降低。
这将导致道路表面承受交通荷载时发生变形和沉陷。
此外,沥青混合料老化还会引起其失重率的增加。
失重率是指材料在一定温度下失去的质量与初始质量之比,它反映了材料的挥发性。
老化使得沥青混合料中的挥发性成分逐渐减少,从而导致失重率的增加。
最后,老化会使得沥青混合料的渗透性增加。
渗透性是指沥青混合料内部孔隙连接性的指标,其增加表明材料中的孔隙变得更多且更连通。
这将导致材料吸水性增加,进而引发道路表面的水损坏。
综上所述,沥青混合料老化会导致黏度增加、抗剪强度下降、
失重率增加和渗透性增加等不良变化,从而对道路使用寿命带来负面影响。
因此,在沥青混合料的设计和施工中,应确保材料的质量和使用年限,以提高道路的耐久性和使用寿命。
基质沥青及聚合物改性沥青的老化研究进展
化过程 ,深入探讨其老化机理具有重要意义 。道路 用沥青可分为基质沥青和改性沥青 ,沥青的老化过 程也可分为基质沥青的老化和改性沥青的老化。
1 沥青老化性 能的研究方法
收稿 日期 :2 0 0 6—1 0—3 1
为模拟道路 沥青 的老 化过程 ,便于实验 室研 究 ,S R 提 出了沥青 结合料 的老 化研究方法 。 HP 该 评价 方法 是沥青 经不 同方式老 化后 ,对 老 化 沥青
Re e c o r s f Ba e As a t a d l me - o i e p l i s ar h Pr g e s o s ph l n Po y r m d f d As ha tAg ng i
OU YANG Ch n f IY n —h n ‘ JA n pn ‘ Z u —a ,L o g s e g , I Ru — ig , HANG Z u , ho W AN Xi Y G a , ANG J n h ‘ Z u — e , HANG Yi —i , W ANG S ifn n x h— g e
( eamet f tilSi c n nier g h ga Istto eho g , h ga203 ,C ia 1D pr n eas ce eadE g en ,S a hintu f cnl y Sah i 025 hn ; t o Ma r n n i n i e T o n
沥青的老化研究始于 2 0世纪 3 0年代 J ,近 几 十 年 以来 已 日益受 到各 国 的重视 ,迄 今为 止 ,已
对 道路 沥 青老化 方法进 行 了探 索 和规 范 。道 路 沥青 的老化 有 短 期 和 长 期 之 分 ,短 期 老 化 系 老 化 快 速
沥青老化指标的分析与研究
沥青老化指标的分析与研究n沥青在贮运、加工、施工及使用过程中,由于长时间地暴露在空气中,在风雨、温度变化等自然条件的作用下,会发生一系列的物理及化学变化,如蒸发、脱氢、缩合、氧化等等。
此时,沥青中除含氧官能团增多外,其它的化学组成也有所变化,最后使沥青逐渐硬化变脆开裂,不能继续发挥其原有的作用。
沥青所表现出的这种胶体结构、理化性质或机械性能的不可逆变化称为老化。
n沥青是由多种极其复杂的碳氢化合物和它们的非金属衍生物组成的混合物,属于热塑性的高分子树脂材料,受热时会发生分解或聚合反应,并改变分子结构和分子量,引起内部化学组分的转化,最后使沥青逐渐硬化变脆开裂,导致性能下降从而不能继续发挥其原有的作用。
沥青混合料中沥青作为骨料的粘结剂,在储存、运输、施工及使用过程中,由于长时间地暴露在空气中,受环境因素如氧气、阳光、水及温度变化等自然条件的作用下,会发生一系列的物理及化学变化,如挥发、氧化、聚合等,乃至沥青内部结构发生变化。
随着组分的慢慢转化,沥青的流动性变小,稠度逐渐增大并变硬,直到粘结料完全失去塑性没有固结矿料的能力,从而导致路面破损严重影响路用性能。
沥青的老化过程n运输、贮存、加热过程中的老化沥青从炼油厂炼制出来以后,直至拌制沥青混合料之前,沥青的热态贮存、热态运输、在储油罐内预热、配油釜内调配等过程,往往要经历很长时间。
在此过程中,由于温度升高加速分子的运动,除引起沥青蒸发外,还能引起沥青发生某些物理化学变化。
这一时期沥青老化的机理主要是:(1)由于受热使沥青中的轻质油分不断挥发,使沥青变硬变脆,粘结性降低;(2)储油罐表面的沥青与空气接触,与空气中的氧气发生一些聚合反应,沥青也会发生一定程度的老化;(3)沥青在管道内不断运行并由储罐顶处洒落到罐内时,沥青的表面积增大,沥青将发生氧化反应。
由于这一段时间内沥青还贮存在储油罐内,沥青的数量多、深度深,接触加热源及空气的面积较小,所以老化并不严重,一般不予考虑。
基质沥青和sbs改性沥青老化行为与机理研究
基质沥青和sbs改性沥青老化行为与机理研究近几年来,随着路面沥青施工技术的不断更新,基质沥青和SBS 改性沥青以其独特的性能成为施工沥青新宠。
然而,基质沥青和SBS 改性沥青的老化行为及机理研究仍然缺乏实证证据。
因此,本文的目的是探讨基质沥青和SBS改性沥青在施工和使用中的老化行为及其机理。
首先,本文讨论了基质沥青的老化行为和机理。
基质沥青的老化行为主要是由其物理特性,化学结构和化学反应这三个方面影响。
它的物理特性受温度、湿度、太阳照射等外界因素影响,使沥青改变其粘度,损失和回复柔韧性,改变沥青的弹性系数等;而化学结构主要是受到温度、湿度、太阳照射和空气中的污染物的影响,导致沥青重新改变其结构,使其老化;而化学反应则会导致沥青中添加剂和添加物与沥青之间的反应,从而使沥青老化和改变其力学性能和物理特性。
其次,本文还讨论了SBS改性沥青的老化行为和机理。
与基质沥青不同,SBS改性沥青老化行为主要受到添加剂和低分子量SBS共聚物的影响,以及SBS改性沥青施工和使用的时间的影响。
当SBS共聚物的游离硫和游离碳前体分子量变小时,它们会形成自由基,从而改变沥青的性能;当施工和使用的时间变久时,SBS共聚物中的添加剂会持续老化沥青,使沥青性能发生变化。
此外,外界环境也会影响改性沥青的老化行为,如极端气候、紫外线照射、水的溶解等。
最后,本文讨论了基质沥青和SBS改性沥青老化行为的测试方法,包括小样实验、游离碳前体和自由基的分析、原位环境测试、显微分析等。
综上所述,通过对基质沥青和SBS改性沥青老化行为和机理的研究,可以证明一个新的认识,即沥青老化行为和机理是极其复杂的系统,是由多种因素共同作用的结果。
此外,从研究结果来看,未来还需要从实际施工应用出发,进一步探究基质沥青和SBS改性沥青在施工和使用时间上的老化行为及其机理,以期更好地了解沥青在施工和使用中的性能变化,从而为沥青的施工提供有效的技术支持。
结论本文主要就基质沥青和SBS改性沥青老化行为及其机理进行了探讨,结果表明,基质沥青的老化行为主要是由物理特性、化学结构和化学反应三方面影响;而SBS改性沥青的老化行为主要由添加剂和低分子量SBS共聚物以及施工和使用时间等因素影响。
短期老化对沥青性能参数的影响
Do :1 .89 . 0 — 7 6 0 0 604 I 03 661 2 4 8 . 1. . 0 2 0 3
Efe t f f c o Sh r -t r Ag n o o t em i g n As ha t p l
Pe f r a e r o m nc Pa a e e s r m t r
p i > ne d e p n tai n > p o o a i n ont e l e er t o r lng to .
Ke wo d : a p at s o t tr y r s s h l ; h r e m a i g t e h e ma n n i ao s v s o i ; g a r l t n l h o - gn ; h t r e i i d c t r ; ic st y r y ea i a t e r o y
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a ig i gn tme, S a t g d t e c n i e a i n d rng h a ph l p v me c n t ci n O s o ui e h o sd r to s u i t e s at a e nt o sr to .At he a u t s me tme, b u i g r y h o y, i n l z s h i a t f h e ma n n i a o s s hat n 5 C ic st i y sn g a t e r t a ay e t e mp c o t r e i i d c tr a p l o 1  ̄ v s o iy 3
基质沥青和sbs改性沥青老化行为与机理研究
基质沥青和sbs改性沥青老化行为与机理研究《基质沥青和sbs改性沥青老化行为与机理研究》是一个重要的研究课题,长期以来也一直受到专家和学者的重视。
沥青是全球建筑行业中最常用的结构材料之一,由于其优良的耐磨性能、耐腐蚀性能和低成本,沥青在建筑行业中得到了广泛应用。
然而,由于沥青中含有脂肪酸、烃基硫酸盐以及其他从石油中提取的合成物,沥青易受热量、湿度、紫外线等环境因素的影响,导致迅速老化。
随着气候变化,沥青老化的影响将更加显著。
因此,研究基质沥青和sbs改性沥青的老化行为与机理,已经成为本领域研究的重点。
研究内容主要研究分为三个方面:1、沥青老化机理:主要研究基质沥青和sbs改性沥青老化过程中主要温度、湿度、紫外线等外部因素和沥青内部结构变化之间的关系,以及沥青材料表面层结构、反射,疏水性能及摩擦系数变化规律等。
2、改性沥青性能研究:主要是研究sbs改性沥青的耐热性、耐磨性、耐冷性、耐水性与耐腐蚀性的性能。
3、基质沥青与改性沥青比较研究:利用老化机理及性能研究的结果,比较基质沥青与改性沥青间的性能优劣,确定改性沥青最佳配方及抗老化性能,进而制定施工技术措施,减少沥青老化带来的损失和危害。
研究方法本研究以相关理论为基础,采用实验、理论分析等多种方法,从实验及理论分析上分析沥青老化机理及性能变化。
1、实验研究:首先,制备基于原底料的sbs改性沥青,然后将其放入老化设备中进行模拟实验,同时进行改性沥青和基质沥青的比较试验。
其次,通过观察沥青表面形态、元素组成及结构特征,分析沥青老化机理及性能变化。
2、理论分析:在实验得到的沥青性能参数基础上,采用相关研究技术分析基质沥青和sbs改性沥青老化行为与机理,并建立相应理论模型,以验证和改进实验结果。
结论本研究的结论主要有:基质沥青容易受外界环境因素而老化,sbs 改性沥青可以明显改善沥青老化行为,提高沥青的抗老化性能。
此外,还可以通过改进沥青配方,以及及时施工安全防护措施等,进一步提高沥青的耐久性能。
沥青老化试验方法
沥青老化试验方法
沥青老化试验方法包括短期和长期老化试验。
短期老化试验方法主要有烘箱老化法、延时拌和法和微波加热法。
这些方法旨在模拟沥青混合料在施工阶段的短期老化效果。
例如,烘箱老化法是通过将混合料置于烘箱中加热,模拟沥青在施工过程中的受热老化过程。
试验中需要控制温度和时间,以模拟实际施工条件下的老化效果。
长期老化试验方法主要有加压氧化处理、延时烘箱加热和红外线或紫外线处理。
这些方法旨在研究沥青混合料在压实成型后的长期氧化效应。
例如,加压氧化处理是将沥青混合料置于加压条件下进行氧化处理,以模拟自然环境中的长期老化过程。
评价沥青混合料老化效果的指标包括针入度、粘度、延度、脆点等指标的变化,以及力学性能试验和回收沥青的性能试验。
这些试验旨在评估沥青混合料在老化过程中的性能变化,以及老化后沥青混合料的力学性能和回收沥青的性能。
总的来说,沥青老化试验方法是根据实际施工条件和环境因素制定的,旨在模拟和评估沥青混合料在实际使用过程中的性能表现。
基质沥青短期老化性能研究
基质沥青短期老化性能研究摘要:对基质沥青进行了不同周期短期老化试验,通过测定不同周期老化后的性能,随着老化时间的延长,沥青的针入度、针入度指数、15℃延度都是逐渐降低的,沥青的粘度、软化点是逐渐升高的,由此说明沥青在老化后感温性能,高温性能以及低温性能都发生不同程度的改变,缩短了路面使用寿命。
关键词:基质沥青;常规试验;RTFOT;沥青残留物沥青结合料的老化是影响沥青路面使用寿命的重要因素,目前关于道路沥青的老化研究主要集中在热老化方面。
中国青海、西藏、新疆等西北部地区海拔高、空气稀薄、光辐射强烈,强烈的光照容易造成沥青路面迅速老化,再加上西部地区高寒、干早、风沙、盐碱等自然环境的综合作用,容易使路面产生裂缝、坑槽、剥落等病害,严重影响了沥青路面的使用寿命。
1 材料选择本文选用韩国SK AH-70沥青作为试验沥青,经测定沥青各项性能指标均达到规范要求。
2 试验方案本文采用RTFOT试验来模拟沥青老化试验,进行不同时间的RTFOT老化,试验温度163℃,老化试验时间分别为一周期(85min),二周期(160min),三周期(235min),四周期(310min)。
通过测定各阶段沥青的性质来描述沥青的老化性能。
3试验结果分析本文参考国内外评价沥青老化性能的指标,选用了旋转薄膜烘箱加热试验后性质的变化,包括质量变化、残留针入度比、延度以及60℃粘度的变化。
沥青经过不同周期老化后的性能测试结果见表1由表1可以看出,随着老化周期的延长,沥青在三个不同温度下的针入度均一直减小。
对针入度影响较大的组分是芳香分,其次是胶质、沥青质和饱和分。
沥青质含量增加,针入度降低,芳香分、胶质和饱和分含量增加,针入度增大。
在老化过程中,沥青质含量一直增加,芳香分和胶质含量的总体变化趋势均是减小的,饱和分含量也在减小,这些方面综合影响的结果是针入度一直降低。
在老化中后期,沥青的针入度降低明显减慢。
3.2 25℃残留针入度比的对比由表1可以看出,25℃残留针入度比随老化时间的延长而逐渐降低,且从两个周期以后变化相当小,这和针入度变化是一致的,沥青质的增加是针入度降低的主要原因,所以这里不在累述其原因。
基质沥青与SBS改性沥青老化行为研究
基质沥青与SBS改性沥青老化行为研究作者:熊奎元侯剑楠韦畅明朱皓来源:《西部交通科技》2022年第01期作者简介:熊奎元(1990—),工程师,研究方向:沥青路面、市政检测;侯剑楠(1994—),硕士,研究方向:沥青路面技术咨询;韦畅明(1987—),工程师,主要从事高速公路建设管理工作;朱皓(1990—),工程师,主要从事试验管理工作。
摘要:为研究基质沥青与SBS改性沥青的老化行为,文章采用室内PAV试验与室外日照对沥青进行长期及短期老化,提出老化指数评价指标,并采用软化点试验、针入度试验及BBR试验对沥青老化前后性能进行评价。
结果表明:SBS改性沥青的抗老化性能优于基质沥青;随老化加重,基质沥青的软化点增大,针入度降低,劲度模量增大,使用性能劣化;SBS改性沥青由于改性剂的持续降解,在长期老化过程中随老化温度升高,软化点先增大后减小,短期老化前期劲度模量先减小后增大。
关键词:基质沥青;SBS改性沥青;老化行为;老化指数中国分类号:U416.217A0602030 引言公路是资源运输流动的重要载体,是社会经济发展的重要基石。
截至2020年年末,我国公路里程达到519.81万km,其中高速公路为16.1万km,形成了目前世界最大的公路运输网络。
而沥青路面凭借其优良的行车舒适性、建养便捷性以及可重复利用的特点,成为高等级公路路面的主要结构形式。
沥青是一种碳氢化合物和非金属衍生物的复杂有机高分子材料,其作为沥青路面的胶结料在日照、高温及行车荷载等多种自然因素作用下极易发生老化反应,从而引起沥青路面发生车辙、裂缝等各种病害,降低路面的使用性能及寿命。
因此道路工作者展开了大量的沥青老化行为研究,为探索降低老化对沥青路面影响的方法提供指导意见。
沥青的老化贯穿了沥青混合料拌和楼生产、现场施工和沥青路面服役全过程的各个阶段。
沥青的老化实质是沥青组分比例在外界因素影响下发生变化,从而导致沥青性能变化的过程。
目前大量的国内外研究均采用三大指标试验、红外光谱试验、凝胶色谱试验等研究改性沥青及基质沥青老化前后性能变化或老化过程组分变化[1-3],鲜见对老化程度进行定量再展开沥青性能或老化机理的研究。
SBS改性沥青的老化与再生研究进展
0引言沥青胶结料在SBS 聚合物的改性作用下,高温抗车辙能力及低温抗裂性能得到明显提升[1-5]。
但是SBS 改性沥青易受热氧环境影响,发生老化反应,导致使用性能的下降。
其中,SBS 在路面建设过程中也会发生显著的热氧降解,当经受长期老化后基本上失去了其原有的改性效果[6-12]。
SBS 改性沥青的老化机理通过物理与流变性能测试及微观表征等方法得到了深入探究,SBS 聚合物中的丁二烯碳碳双键与其相连的氢键易发生老化反应,最终生成含氧官能团[13,14]。
基于SBS 的分离技术,SBS 改性剂可以从SBS 改性沥青中分离出来,这为进一步研究SBS 改性沥青老化行为提供了可靠方法[15,16]。
老化SBS 改性沥青的性能恢复可以通过增加新沥青、富含芳香分化合物以及黏度低的油类等物质来实现,但这些再生剂难以再生已经热降解的SBS [17-27]。
采用化学反应的方式连接SBS 降解分子,重新形成聚合物网状结构的再生方法可以实现SBS 改性沥青的整体再生[28-32]。
本文主要从SBS 改性沥青改性机理、老化行为、分离技术以及再生理论与方法等方面进行详细总结,并作出了一些思考。
1SBS 改性沥青改性机理SBS 是由丁二烯和苯乙烯单体共聚而成的三嵌段聚合物,属于热塑性材料。
其中,聚丁二烯(PB )段和聚苯乙烯(PS )段发挥着不同的作用,前者赋予SBS 一定的弹性,后者提供一定的强度并具有较大的内聚能,进而相互交联形成互锁结构,两者的共同作用使SBS 聚合物拥有橡胶弹性,如图1所示[1]。
SBS 聚合物作为改性剂在高温环境下掺入沥青胶结料中时,发生变形流动,均匀分散,最终橡胶三维结构布于沥青,赋予其良好的高温稳定性及低温抗裂能力。
在改性过程中,PB 段会吸收胶结料中的轻组分,发生溶胀,形成与沥青质类似的胶团,使基质沥青的微观特性与使用性能发生较大的变化[2]。
当SBS 改性剂掺量小于3%时,并不会形成明显的网络结构,因此沥青改性前后的软化点变化较小。
沥青的老化机理与性能研究
沥青的老化机理与性能研究
沥青的老化机理与性能研究
介绍了沥青的老化机理.介绍通过室内模拟加速老化试验(短期热氧老化试验、长期热氧老化试验和长期光热老化试验)和对沥青的四组分分析,研究了沥青在拌和、铺筑和使用过程中光氧、热氧老化机理.以及沥青老化表征的一些方法.在老化过程中沥青的芳香分含量均显著减少,沥青质的含量均明显增加,饱和分只有少量的挥发衰减;在短期热氧老化和长期光氧老化试验中胶质含量均降低,但在长期热氧老化中胶质含量增加.
作者:赵志军陈明宇吴少鹏唐敏 ZHAO Zhi-jun CHEN Ming-yu WU Shao-peng TANG Min 作者单位:赵志军,ZHAO Zhi-jun(通辽市公路管理处,通辽市,028000)
陈明宇,吴少鹏,CHEN Ming-yu,WU Shao-peng(武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室,武汉,430070)
唐敏,TANG Min(洪山区城管局市政维修队,武汉,430070)
刊名:建材世界英文刊名:THE WORLD OF BUILDING MATERIALS 年,卷(期):2009 30(2) 分类号:U4 关键词:沥青光氧老化热氧老化。
沥青路面老化的试验研究
沥青路面老化的试验研究研究报告:沥青路面老化的试验研究目的•了解沥青路面老化的原因和机理•探索沥青路面老化的评估方法•提出改善沥青路面老化的建议背景介绍•沥青路面广泛应用于道路交通建设中•长期使用和自然环境作用导致沥青路面老化•沥青路面老化会影响道路的平整度和使用寿命实验设备与方法•实验设备:沥青混合料样品、老化试验设备、力学性能测试设备等•实验方法:1.采集不同年限的沥青路面样本2.使用老化试验设备对样本进行老化处理3.对老化前后的样本进行力学性能测试4.分析老化前后的沥青路面材料性能的变化实验结果与分析•老化前后的沥青路面材料性能对比如下:–抗拉强度:老化后降低了10%–可塑性:老化后减少了15%–硬度:老化后增加了20%–耐久性:老化后降低了30%•通过分析实验结果,得出以下结论:1.沥青路面老化主要表现为抗拉强度降低、可塑性减少、硬度增加和耐久性降低2.沥青路面老化是由氧化、紫外线辐射等自然环境因素引起的3.沥青路面老化会导致道路的平整度变差、裂缝增多、寿命缩短老化评估方法探讨•基于实验结果,可以采用以下方法评估沥青路面老化程度:1.力学性能测试:包括抗拉强度、可塑性、硬度等指标2.化学分析:检测沥青中的氧化程度、聚合程度等指标3.现场观察和测量:包括裂缝密度、平整度等指标•综合以上评估方法可得到较为准确的沥青路面老化程度评估结果改善沥青路面老化建议•基于实验和评估结果,提出如下改善沥青路面老化的建议:1.优化沥青混合料配合比,增强其耐老化性能2.加强路面养护工作,定期修复裂缝和坑洼3.选择合适的路面材料,提高路面的耐候性能4.增加路面维修频率,定期进行路面保养结论•沥青路面老化是由自然环境因素引起的,会导致路面性能下降和寿命缩短•通过实验和评估可以准确评估沥青路面的老化程度•通过优化沥青混合料配合比和加强路面养护工作可以改善沥青路面老化问题。
基质沥青短期老化性能
基质沥青短期老化性能研究摘要:对基质沥青进行了不同周期短期老化试验,通过测定不同周期老化后的性能,随着老化时间的延长,沥青的针入度、针入度指数、15℃延度都是逐渐降低的,沥青的粘度、软化点是逐渐升高的,由此说明沥青在老化后感温性能,高温性能以及低温性能都发生不同程度的改变,缩短了路面使用寿命。
关键词:基质沥青;常规试验;rtfot;沥青残留物沥青结合料的老化是影响沥青路面使用寿命的重要因素,目前关于道路沥青的老化研究主要集中在热老化方面。
中国青海、西藏、新疆等西北部地区海拔高、空气稀薄、光辐射强烈,强烈的光照容易造成沥青路面迅速老化,再加上西部地区高寒、干早、风沙、盐碱等自然环境的综合作用,容易使路面产生裂缝、坑槽、剥落等病害,严重影响了沥青路面的使用寿命。
1 材料选择本文选用韩国sk ah-70沥青作为试验沥青,经测定沥青各项性能指标均达到规范要求。
2 试验方案本文采用rtfot试验来模拟沥青老化试验,进行不同时间的rtfot老化,试验温度163℃,老化试验时间分别为一周期(85min),二周期(160min),三周期(235min),四周期(310min)。
通过测定各阶段沥青的性质来描述沥青的老化性能。
3试验结果分析本文参考国内外评价沥青老化性能的指标,选用了旋转薄膜烘箱加热试验后性质的变化,包括质量变化、残留针入度比、延度以及60℃粘度的变化。
沥青经过不同周期老化后的性能测试结果见表13.1针入度对比由表1可以看出,随着老化周期的延长,沥青在三个不同温度下的针入度均一直减小。
对针入度影响较大的组分是芳香分,其次是胶质、沥青质和饱和分。
沥青质含量增加,针入度降低,芳香分、胶质和饱和分含量增加,针入度增大。
在老化过程中,沥青质含量一直增加,芳香分和胶质含量的总体变化趋势均是减小的,饱和分含量也在减小,这些方面综合影响的结果是针入度一直降低。
在老化中后期,沥青的针入度降低明显减慢。
3.2 25℃残留针入度比的对比由表1可以看出,25℃残留针入度比随老化时间的延长而逐渐降低,且从两个周期以后变化相当小,这和针入度变化是一致的,沥青质的增加是针入度降低的主要原因,所以这里不在累述其原因。
沥青的老化与表征方法研究
在高温下沥青与石料拌和时,形成的沥青膜与空 气接触时在氧气作用下发生 的老化。沥青路面服
务过程 中的老化称 为 长期老 化 ,是指 沥青路 面在 使用过 程 中 ,与 空气 、阳光 、雨 水等 接触 ,同 时 受到外 界交 通负荷 影 响所产 生 的性质 劣化 。 道 路 沥青 的老化研 究可 分 为两大类 :一 是 自 然老化 法 ,另一个 是模 拟老 化法 。 自然 老化 法又 分为大 气老 化试验 和路 用沥 青跟踪 试验 ,此 法研 究 自然 环境 和交通 量综 合作 用下 沥青性 能 和组成 的变化 ,以推测 沥青路 面 的寿命 ,能得 到 比较真 实 、可靠 的结果 ,但 它 的研 究周 期过 长 ,受 干扰
老 化 特征 峰 ,延 缓 沥 青 老化 ,提 高其 路 用性 能 。 陈莉 研 究 了胶 粉 和 S S复 合 改 性 沥 青 的抗 老 B
化 性 能 ,从 沥青 的针 入 度 比 、软 化点 比、质 量损
青经 老化后 高 低温性 能的好 坏 主要取 决 于改性 沥
青体 系 的相 容性 。基 质 沥青是 影 响改性 沥 青效果
的主要 原 因是基 质 沥青 的变脆 硬化 而 非聚合 物 的 降解 。Mo yk Sgn 等 研 究 了 聚 合 物 改 性 t u i uao o
沥青 中共 聚 物 S S的 热 分 解 和沥 青 组 分 之 间 的 B
改 性沥 青 由于改 性剂 的介 入 而使改 性 沥青 的 老 化过 程变 得较 为复 杂 。改性 沥青 的老 化 同时存 在 着 聚合物 的 降 解 ( 交 联 ) 和 基 质 沥 青 的 氧 或 化 ,因而 ,影 响基质 沥青 老化 过程 的 因素 同样也
均匀 分散在 沥青 中 ,使 沥青 的组 分构成 比例发 生
沥青抗老化性能的研究
软化点则缓慢下降,在考虑到既经济又能使软化点
符合标准的情况下,可以找到所加调合剂的最佳比
例。从以上结果可知,采用大于@33 (减压渣油作
为基础油,向 其 中 加 入 ?J 的 调 和 油 即 可 制 得 符 合 HI<?3牌号道路沥青。
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($) 老化指数对沥青抗老化性能的评价
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抚顺石油学院学报
第QQ卷
粘度也是评价沥青使用性能的一个关键指标。 沥青胶溶程度的变化可以从粘度的变化反映出来, 也有 研 究 表 明,沥 青 质 含 量 对 粘 度 的 影 响 很 大, !"#$%&’(%’( 认为 沥 青 质 含 量 的 增 加 是 沥 青 粘 度 增 加的主要原因。)*++,研究认为沥青的粘度能反映 出羟基化合物的含量,因此,研究老化前后粘度的变 化对研究沥青的老化过程具有重要意义。本文测定 了沥青老化前后粘度的变化。如果把老化后的粘度 与老化前的粘度比定义为老化指数,则通过老化指 数可以反映出不同基质沥青老化速度的快慢。如果 以沥青的老化指数为横坐标,以沥青质含量的变化 率为纵坐标,研究发现,这一结果与实验所测得的抗 老化性能顺序一样,因此,采用老化指数来评价沥青 的抗老化性能是可行的。老化指数与沥青质含量变 化率的关系如图-所示。
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基质沥青短期老化性能研究
摘要:对基质沥青进行了不同周期短期老化试验,通过测定不同周期老化后的性能,随着老化时间的延长,沥青的针入度、针入度指数、15℃延度都是逐渐降低的,沥青的粘度、软化点是逐渐升高的,由此说明沥青在老化后感温性能,高温性能以及低温性能都发生不同程度的改变,缩短了路面使用寿命。
关键词:基质沥青;常规试验;RTFOT;沥青残留物
沥青结合料的老化是影响沥青路面使用寿命的重要因素,目前关于道路沥青的老化研究主要集中在热老化方面。
中国青海、西藏、新疆等西北部地区海拔高、空气稀薄、光辐射强烈,强烈的光照容易造成沥青路面迅速老化,再加上西部地区高寒、干早、风沙、盐碱等自然环境的综合作用,容易使路面产生裂缝、坑槽、剥落等病害,严重影响了沥青路面的使用寿命。
1 材料选择
本文选用韩国SK AH-70沥青作为试验沥青,经测定沥青各项性能指标均达到规范要求。
2 试验方案
本文采用RTFOT试验来模拟沥青老化试验,进行不同时间的RTFOT老化,试验温度163℃,老化试验时间分别为一周期(85min),二周期(160min),三周期(235min),四周期(310min)。
通过测定各阶段沥青的性质来描述沥青的老化性能。
3试验结果分析
本文参考国内外评价沥青老化性能的指标,选用了旋转薄膜烘箱加热试验后性质的变化,包括质量变化、残留针入度比、延度以及60℃粘度的变化。
沥青经过不同周期老化后的性能测试结果见表1
由表1可以看出,随着老化周期的延长,沥青在三个不同温度下的针入度均一直减小。
对针入度影响较大的组分是芳香分,其次是胶质、沥青质和饱和分。
沥青质含量增加,针入度降低,芳香分、胶质和饱和分含量增加,针入度增大。
在老化过程中,沥青质含量一直增加,芳香分和胶质含量的总体变化趋势均是减小的,饱和分含量也在减小,这些方面综合影响的结果是针入度一直降低。
在老化中后期,沥青的针入度降低明显减慢。
3.2 25℃残留针入度比的对比
由表1可以看出,25℃残留针入度比随老化时间的延长而逐渐降低,且从两个周期以后变化相当小,这和针入度变化是一致的,沥青质的增加是针入度降低的主要原因,所以这里不在累述其原因。
3.3粘度的对比
由表1数据得出老化后各阶段的粘度对比图(图1
从图1看出,沥青是一种具有流变性能的材料,经过加热老化试验,随老化时间的延长,稠度增加,粘度也越来越大,粘度比也越来越大,温度敏感性越来越强,感温性能越来越高,分析原因沥青中的饱和分等轻组分不稳定,树脂及沥青质等大分子比较稳定,故经过长时间老化后沥青由粘弹性行为转化为粘性行为。
3.4软化点的对比
沥青软化点是评价沥青耐热性的性能指标。
在薄膜烘箱老化过程中,沥青的软化点随老化时间升高。
软化点主要受沥青质含量的影响,其次是胶质、芳香分和饱和分。
在163℃的高温下,沥青分子的氧化、缩合使得沥青质含量不断增加,因而软化点不断升高。
3.5延度的对比
沥青延度是评价沥青粘结性和韧性的性能。
在薄膜烘箱老化过程中沥青的10℃、15℃延度都是降低的,延度主要受饱和分和胶质含量及其组成的影响,饱和分含有较长的烷基侧链,分子链的柔顺性大,对延度的贡献最大。
胶质的分子链也有一定的柔顺性,它对延度的贡献主要是与其它组分匹配,使沥青形成稳定的胶体结构。
随着饱和分挥发和胶质的减少,老化沥青的延展性变差。
由表1数据得出老化后各阶段的质量损失对比图(图2
由图2看出,基质沥青在不断老化过程中,质量都是增加的,沥青在老化过程中:一方面因为轻质油分的挥发,质量损失。
同时与空气中氧反应又使质量增加,所以当氧反应增加的质量大于轻质油分挥发的质量时,总的质量变化是增加的,这样看来与实际针入度值减小是不对应的;另外,在二、三周期时沥青质量增加远不如第四周期,这正可以充分说明了沥青在早期老化过程中伴随着轻质油分的挥发与氧反应,而中后期氧反应似乎占据了主导地位,使得沥青质量迅速增加。
4 结语
作为沥青混合料的胶结料所面临的环境比较恶劣,沥青经过老化以后,沥青的感温性能,高温性能以及低温性能都发生了不同程度的改变,沥青质量变化在沥青老化以后是增加的,缩短了路面使用寿命。