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)研究老化對其宏觀粘彈特性的影響，并

來源：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。目前針對瀝青老化的研究較多集中于探討老化對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70#基質(zhì)瀝青以及30#基質(zhì)瀝青進(jìn)行長期老化，PAV長期老化試驗(yàn)前應(yīng)首先對瀝青采用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱對其進(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）分別對老化前后瀝青進(jìn)行軟化點(diǎn)、針入度與延度測試，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，用于測試。通過分析檢測，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，檢測器采用ViscotekTDA305三檢測聯(lián)用檢測器系統(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)剪切流變試驗(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℃，測試間隔溫度為6℃，測試頻率為10rad/s。

2.結(jié)論
本文上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司分別對長期老化前后的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期老化對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)過長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δ的降低具有邊際遞減效應(yīng)。

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