基于组分调节和结构修复的老化SBS改性沥青再生性能研究

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苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)在沥青相中可形成三维网状的聚合物相结构,该结构可以赋予沥青优异的高低温路用性能。然而,在沥青路面的建造与服役过程中,沥青相的氧化硬化和SBS改性剂的老化降解会破坏SBS改性沥青中聚合物相和沥青相的原有结构,严重影响了改性沥青路面的使用性能和服役寿命。老化SBS改性沥青路面的翻修和重建会产生大量废料,对废料进行再生利用是防止废料污染环境,实现资源可持续利用的重要途径。目前,大部分对SBS改性沥青的再生方法没有区分SBS改性沥青与普通沥青在改性机理和老化机理方面的差异,仍遵循普通沥青的再生思路,只注重对老化SBS改性沥青中沥青相的再生,忽视了SBS改性剂降解对SBS改性沥青性能的影响。本文针对SBS改性沥青探索出一种稳定而有效的分离沥青相与SBS改性剂的方法,并且探究了在不同老化阶段SBS改性剂和沥青相对SBS改性沥青老化性能的影响。基于SBS改性沥青中SBS改性剂与沥青相各自的老化特点,利用环氧大豆油对沥青组分的调和作用和环氧化聚丁二烯树脂对降解的SBS分子结构的修复作用研发出一种针对老化SBS改性沥青的复配再生剂。通过对比再生前后老化SBS改性沥青物理,流变性能,微观组成结构等方面的变化,验证了该再生剂的结构修复和组分调节的再生效果,并且确定了再生剂的最佳配比。主要结论如下:(1)根据SBS改性沥青中不同组分在正庚烷、正己烷、乙醚中的溶解性不同,提出了一种将沥青相与SBS改性剂分离的方法。该分离技术可以有效规避聚合物对复数模量老化指数的影响,利用分离出的沥青相替代SBS改性沥青进行沥青老化程度的评价更为准确。(2)沥青相硬化-聚合物相降解叠加关系适用于短期老化后SBS改性沥青的黏度和复数模量数值的变化。对短期老化和长期老化后的SBS改性沥青的低温延度、针入度和软化点而言,沥青相老化硬化效应起到的作用大于SBS聚合物降解的软化效应。(3)与仅加入环氧大豆油或仅加入环氧化聚丁二烯树脂和顺酐相比,三者复配后老化SBS改性沥青相位角平台区有较好的恢复效果,证明对老化SBS改性沥青的再生,沥青的组分调节和SBS改性剂结构的修复需要同时进行。(4)对于长期老化的SBS改性沥青,环氧大豆油、环氧化聚丁二烯树脂和顺酐复配组成的再生剂,最佳保温时间为60min,三者的最佳掺量分别为8%,2%和0.1%。
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