沥青特征官能团对高黏改性沥青及混合料的影响研究

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透水式沥青路面的大量推广使得高黏改性沥青的研发速度迅猛提升,但是研发出的高黏改性沥青仍然具有黏度不稳定的缺陷。高黏改性沥青在使用中也需要提升沥青—集料黏附性、沥青黏韧性、耐老化性能。为了配置性能更优的沥青,使其能更好地满足交通服务需求,需要建立沥青特征官能团与沥青性质之间的关系。使用傅里叶红外光谱仪测试并计算得出12种沥青中各官能团的官能团指数,使用表面能理论体系计算出沥青与集料的黏附结合能及沥青内聚结合能,使用真空减压毛细管黏度仪测试沥青的60℃动力黏度,使用布式旋转黏度计测试沥青的135℃及175℃温度下的旋转黏度;使用灰色关联系统及多元回归分析进行沥青特征官能团与沥青性质之间的关系分析,同时探究沥青特征官能团与沥青混合料抗水损害及高温抗车辙能力的关系。得出如下结论:
  沥青中对沥青性能影响较大的沥青特征官能团有:甲基苯、苯环上的氢基、苯环、苯环上的=C-H-、乙烯基、苯乙烯、丁二烯、C-O、亚甲基。甲基苯含量增加时,基质沥青、SBS改性沥青—集料黏附性均提升,沥青—集料黏附性提升会提高沥青路面的抗沥青—集料界面开裂的能力,高黏改性沥青—集料黏附性降低;苯环上的氢基含量增加时,基质沥青、高黏改性沥青、SBS改性沥青—集料黏附性均降低;苯环含量增加时,高黏改性沥青、基质沥青—集料黏附性均降低,SBS改性沥青—集料黏附性会提升;苯环上的=C-H-含量增加时,基质沥青、SBS改性沥青、高黏改性沥青黏韧性均降低,黏韧性降低会降低沥青路面抗沥青—沥青界面开裂的能力;乙烯基含量增加时,高黏改性沥青60℃动力黏度、175℃旋转黏度以及SBS改性沥青60℃动力黏度均降低,降低沥青60℃动力黏度会降低沥青路面高温抗车辙能力,基质沥青175℃旋转黏度会增加;苯乙烯含量增加时,基质沥青60℃动力黏度会提升,SBS改性沥青、高黏改性沥青60℃动力黏度以及基质沥青、SBS改性沥青135℃旋转黏度均降低,基质沥青、SBS改性沥青、高黏改性沥青175℃旋转黏度均降低;丁二烯含量增加时,基质沥青、SBS改性沥青135℃旋转黏度均降低,高黏改性沥青135℃旋转黏度提升,基质沥青、SBS改性沥青、高黏改性沥青175℃旋转黏度均降低。
  使用多元回归分析得到的沥青特征官能团与沥青—集料黏附结合能的关系模型及与沥青内聚结合能的关系模型,这两种模型均具有超过82%的精确度。
  沥青短期老化对沥青各性质均具有正影响,不同沥青特征官能团对沥青短期老化的影响不同。沥青短期老化后,亚甲基含量减少,其余沥青特征官能团含量增加。沥青短期老化前后,C-O含量增加0.01时,高黏改性沥青1—集料的黏附性提升,为14.91ergs/cm2,70#基质沥青—集料的黏附性降低的最少,为3.27ergs/cm2,SBS改性沥青2—集料的黏附性降低的最多,为7.04ergs/cm2。亚甲基含量增加0.01时,70#基质黏韧性提升的最多,为24.95ergs/cm2,高黏改性沥青1黏韧性提升的最少,为7.04ergs/cm2。
  通过对老化前后的沥青混合料进行浸水残留稳定度及动稳定度测试,发现沥青混合料的性能随老化提升。乙烯基作用下的沥青路面抗水损害能力及高温抗车辙能力提升最快,甲基苯作用下的沥青路面抗水损害能力及高温抗车辙能力提升最慢。
  
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