上海昌吉論述瀝青老化前后多尺度特性

導(dǎo)讀:本文上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司分別采用元素分析法與凝膠滲透色譜探究老化對(duì)基質(zhì)瀝青元素組成以及分子量變化的影響，同時(shí)采用動(dòng)態(tài)剪切試驗(yàn)研究老化對(duì)其宏觀粘彈特性的影響，并

來(lái)源：未知發(fā)布日期：2019-08-12 15:29【大中小】

瀝青作為一種共混的高分子有機(jī)化合物，其在路面行車荷載以及自然環(huán)境的影響下會(huì)發(fā)生緩慢老化，出現(xiàn)變硬變脆等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致瀝青路面使用性能降低。目前針對(duì)瀝青老化的研究較多集中于探討老化對(duì)瀝青及瀝青混合料宏觀力學(xué)性能的影響，以便直接指導(dǎo)瀝青路面工程建設(shè)。本文上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司通過(guò)采用元素分析法與GPC分析瀝青老化前后元素組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)以及分子量的變化以探究老化對(duì)瀝青的微觀特性的影響，同時(shí)采用DSR試驗(yàn)以研究瀝青老化前后宏觀流變性能的變化。通過(guò)回歸分析建立瀝青微觀特性與宏觀性能之間的聯(lián)系以分析瀝青微觀特性對(duì)宏觀性能的影響。

1.瀝青老化
本文上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司采用PAV老化試驗(yàn)對(duì)70#基質(zhì)瀝青以及30#基質(zhì)瀝青進(jìn)行長(zhǎng)期老化，PAV長(zhǎng)期老化試驗(yàn)前應(yīng)首先對(duì)瀝青采用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱對(duì)其進(jìn)行短期老化。短期老化試驗(yàn)條件為旋轉(zhuǎn)烘箱在163℃下保持85min；PAV長(zhǎng)期老化試驗(yàn)為在100℃下保持20小時(shí)，大氣壓保持在2.1Mpa。根據(jù)規(guī)范《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE20-2011）分別對(duì)老化前后瀝青進(jìn)行軟化點(diǎn)、針入度與延度測(cè)試，其性能如表1所示。
表 1 基質(zhì)瀝青老化前后基本性能指標(biāo)

1.1元素分析法
元素分析采用VarioELcube型號(hào)元素分析儀，瀝青樣品重量控制在5mg±1mg，并用錫舟包裹，用于測(cè)試。通過(guò)分析檢測(cè)，分別獲取瀝青所含C、H、N、S元素含量，其分析精度≤0.1%，考慮到瀝青中含有的其他成分如鐵、鎳等的含量級(jí)均在ppm級(jí)別，因此O元素含量采用差值法計(jì)算。

1.2凝膠滲透色譜法
本文上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司采用ViscotekGPCMaxVE2001型凝膠滲透色譜儀，檢測(cè)器采用ViscotekTDA305三檢測(cè)聯(lián)用檢測(cè)器系統(tǒng)，色譜柱采用ShodexGPCKF-803L型色譜柱，采用色譜級(jí)四氫呋喃作為流動(dòng)相。采用四氫呋喃溶解瀝青以制備試驗(yàn)樣品，檢測(cè)樣品量為100μl，流速為1ml/min。

1.3動(dòng)態(tài)剪切流變分析
試驗(yàn)利用KinexusDSR進(jìn)行瀝青宏觀動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)，試驗(yàn)采用25mm平板，板間距為1mm。試驗(yàn)采用應(yīng)變控制模式并保證所有瀝青樣品的剪切應(yīng)變均在線性粘彈形變范圍內(nèi)，試驗(yàn)溫度為52-82℃，測(cè)試間隔溫度為6℃，測(cè)試頻率為10rad/s。

2.結(jié)論
本文上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司分別對(duì)長(zhǎng)期老化前后的70#瀝青與30#瀝青進(jìn)行元素分析、GPC分析以及DSR試驗(yàn)，通過(guò)分析基質(zhì)瀝青元素組成、化學(xué)結(jié)構(gòu)、分子量以及粘彈特性的變化以探究長(zhǎng)期老化對(duì)瀝青微觀特性以及宏觀性能的影響，同時(shí)采用統(tǒng)計(jì)回歸分析以建立微觀特性與宏觀性能之間的聯(lián)系。通過(guò)上述分析，本文上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司得到以下結(jié)論：
(1)瀝青C、H、N、S元素含量經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期老化后均有所下降而O元素含量大幅增加，表明瀝青老化是一種熱氧老化過(guò)程。
(2)瀝青芳碳率與其針入度、軟化點(diǎn)具有良好的線性相關(guān)性而與延度非線性相關(guān)，長(zhǎng)期老化所導(dǎo)致的瀝青內(nèi)部元素組成與化學(xué)結(jié)構(gòu)組分的變化可以顯著提高瀝青的高溫穩(wěn)定性并降低其低溫性能，但對(duì)其低溫性能的影響效果逐漸減弱。
(3)瀝青分子量分布具有一定的分散性，長(zhǎng)期老化后瀝青整體分子量分布向大分子量方向移動(dòng)，重均分子量顯著增大。
(4)瀝青重均分子量的增加對(duì)其車轍因子的提升具有強(qiáng)烈的顯著性，有效地增強(qiáng)了瀝青抵抗外力作用，提高其高溫穩(wěn)定性；同時(shí)分子量的增加會(huì)顯著減少瀝青粘性組分，降低瀝青的低溫性能，但對(duì)δ的降低具有邊際遞減效應(yīng)。

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