拉萨地区KLMY90#沥青抗紫外老化性能与适用性研究

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拉萨地区海拔高、昼夜温差大、日照时间长,太阳紫外辐射严重,导致沥青路面老化严重,为此有必要对沥青的紫外老化行为进行系统深入地研究,以更好地了解沥青老化机理,为沥青路面的养护提供依据。本文从KLMY90#基质沥青及改性沥青在不同紫外老化时间下沥青各个性能的变化规律及老化机理进行研究,为拉萨地区及强紫外辐射地区的路面抗紫外老化研究提供理论基础及参考价值。主要研究工作及结论如下:(1)采用高速剪切搅拌机,对KLMY90#基质沥青进行改性,制备SBS掺量为3%、4%、5%、6%的SBS改性沥青,和橡胶粉掺量为18%、20%、22%、24%的橡胶改性沥青,对两种改性沥青进行物理性能试验分析,结果表明:1)随着SBS掺量的增加,SBS颗粒进入沥青后会形成网状空间结构,针入度降低,沥青稠度增加,黏度变大,沥青弹性能得到改善;软化点增大,提高了沥青的高温性能;延度升高,在掺量5%达到最高。掺量5%的SBS改性沥青胶体指数为0.39。2)随着橡胶粉掺量的增加,橡胶粉颗粒的脱硫和橡胶分子的降解在同时进行,高温作用下,橡胶粉发生氧化分解,转变成网络分子结构从而改善了沥青的温度敏感性。物理性能表现为针入度降低,黏度增大,黏度在3.0Pa·s左右的橡胶粉掺量为20%左右;软化点增大,且软化点都在67℃以上,提高了沥青的高温性能;延度增大,提高了沥青的低温性能;掺量20%的橡胶改性沥青胶体指数为0.47。(2)采用氙灯老化试验箱对KLMY90#沥青、SBS改性沥青、橡胶改性沥青进行紫外老化试验,最后通过对紫外老化前后沥青试样进行常规物理性能试验、动态剪切流变试验(DSR)、弯曲梁流变试验(BBR),并对试验结果规律进行分析,结果表明:1)在不同紫外老化时长条件下、沥青试样软化点、黏度上升,延度、针入度下降;软化点和黏度升高,软化点增量增加;残留针入度比、延度保留率下降,沥青变硬变脆,抗老化性能变差,老化程度变重。沥青质含量上升,饱和分、芳香分含量减少,打破胶体体系的平衡,沥青的低温性能降低,脆性增加,胶体向凝胶型转化,凝胶指数增大,沥青流变性降低。2)在不同老化时间下,沥青复合模量G*、车辙因子G*/sinδ,相位角δ减小;沥青的弹性增强,沥青变脆,抗变形能力下降。橡胶改性沥青车辙因子指标增长134%;SBS改性沥青增长66%;基质沥青增长46%。抗紫外老化能力大小为:橡胶改性沥青>SBS改性沥青>基质沥青。沥青劲度模量S变大,蠕变速率m变小,低温性能降低,松弛性能变差。(3)采用橡胶粉和光屏蔽剂(LDHs)作为改性剂,制备LDHs/CRMA复配改性沥青。在橡胶粉掺量为20%的条件下,研究LDHs掺量对复配改性沥青的物理性能、和流变性能的影响。结果表明:随着LDHs的加入,复配改性沥青的软化点升高,针入度和延度有所下降,使复配改性沥青的物理性能得到改善;LDHs的加入使复合改性沥青的软化点增量减小,残留针入度比和延度保留率上升,表明LDHs可明显提高复配改性沥青的抗紫外老化性能;LDHs的加入可使复合改性沥青复数模量和车辙因子增加,相位角下降,说明LDHs可提高复配改性沥青的抗车辙性能,研究建议L DHs的掺量在沥青质量的3%比较合适。在LDHs掺量为3%的时候,紫外老化后LDHs掺量为3%复配改性沥青低温变形能力最好。
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