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沥青作为一种典型的粘弹性材料,能够修复自身损伤从而延长使用寿命。但沥青在长期使用过程中会逐渐老化,常规路用性能劣化的同时自愈合性能也会降低,采用再生剂能够改善老化沥青自愈合性能,然而目前关于再生沥青自愈合特性方面的研究不足。本文主要考虑沥青老化程度、再生剂种类和再生剂掺量三因素制备得到不同状态再生沥青,通过动态剪切流变试验、红外光谱、凝胶色谱等方法对原样沥青、老化沥青及再生沥青的常规及流变性能、自愈合特性和化学特性展开了系统研究。主要研究成果如下:
①沥青流动性能随着温度升高而增强,流动行为指数n逐渐增大,当n=0.9时沥青达到近牛顿流体状态,继续升温对沥青流动性能提升并不明显;老化沥青再生后流动性能明显改善,流动行为指数n增大,达到近牛顿流体状态所需温度降低。
②基于扩散理论的自愈合模型能够定量描述沥青愈合指数随愈合时间的增长趋势,老化沥青再生后愈合速率K增大,愈合指数HIa提高,自愈合性能恢复。其中愈合指数HIa与粘度、流动行为指数和车辙因子等指标具有较高的拟合度,基于沥青老化及再生过程中流变指标的变化预估沥青愈合指数具有可行性。
③沥青愈合指数随愈合温度和时间的增大均表现出先快后慢的增长趋势,沥青愈合存在最佳条件,而老化及再生对沥青最佳愈合条件的影响主要在于温度,再生沥青最佳愈合温度明显低于老化沥青,更有利于沥青性能恢复。对比沥青不同温度阈值发现,可以将沥青软化点或达到近牛顿流体状态时温度作为最佳愈合温度。
④基于常规指标、流变指标和自愈合指标分析了沥青老化程度、再生剂种类和再生剂掺量三个因素对再生沥青性能的影响,老化程度较轻沥青再生性能相对容易恢复,再生沥青性能随再生剂掺量增大而提升,三种再生剂对老化沥青再生效果排序为:Y>S>R。
⑤通过红外光谱(FTIR)和凝胶色谱(GPC)对不同状态沥青的化学特性进行了分析,再生剂通过物理稀释作用能够降低老化沥青中的极性氧化物含量,调节分子量分布,恢复沥青分子的运动能力。其中老化程度较轻沥青化学特性相对容易恢复,增加再生剂掺量对老化沥青化学特性影响变大,三种再生剂对老化沥青化学特性的影响存在差异,但均不能恢复老化沥青化学特性至原样沥青水平。
⑥通过沥青自愈合指标与微观化学指标的相关性分析表明,再生剂组分差异会影响沥青自愈合指标与微观化学指标的相关性,排除再生剂种类影响后,沥青自愈合指标与小分子含量、亚砜基和羰基官能团指数表现出良好的对应关系。
①沥青流动性能随着温度升高而增强,流动行为指数n逐渐增大,当n=0.9时沥青达到近牛顿流体状态,继续升温对沥青流动性能提升并不明显;老化沥青再生后流动性能明显改善,流动行为指数n增大,达到近牛顿流体状态所需温度降低。
②基于扩散理论的自愈合模型能够定量描述沥青愈合指数随愈合时间的增长趋势,老化沥青再生后愈合速率K增大,愈合指数HIa提高,自愈合性能恢复。其中愈合指数HIa与粘度、流动行为指数和车辙因子等指标具有较高的拟合度,基于沥青老化及再生过程中流变指标的变化预估沥青愈合指数具有可行性。
③沥青愈合指数随愈合温度和时间的增大均表现出先快后慢的增长趋势,沥青愈合存在最佳条件,而老化及再生对沥青最佳愈合条件的影响主要在于温度,再生沥青最佳愈合温度明显低于老化沥青,更有利于沥青性能恢复。对比沥青不同温度阈值发现,可以将沥青软化点或达到近牛顿流体状态时温度作为最佳愈合温度。
④基于常规指标、流变指标和自愈合指标分析了沥青老化程度、再生剂种类和再生剂掺量三个因素对再生沥青性能的影响,老化程度较轻沥青再生性能相对容易恢复,再生沥青性能随再生剂掺量增大而提升,三种再生剂对老化沥青再生效果排序为:Y>S>R。
⑤通过红外光谱(FTIR)和凝胶色谱(GPC)对不同状态沥青的化学特性进行了分析,再生剂通过物理稀释作用能够降低老化沥青中的极性氧化物含量,调节分子量分布,恢复沥青分子的运动能力。其中老化程度较轻沥青化学特性相对容易恢复,增加再生剂掺量对老化沥青化学特性影响变大,三种再生剂对老化沥青化学特性的影响存在差异,但均不能恢复老化沥青化学特性至原样沥青水平。
⑥通过沥青自愈合指标与微观化学指标的相关性分析表明,再生剂组分差异会影响沥青自愈合指标与微观化学指标的相关性,排除再生剂种类影响后,沥青自愈合指标与小分子含量、亚砜基和羰基官能团指数表现出良好的对应关系。