天然沥青对基质石油沥青改性机理研究

论文摘要

天然沥青是一种优质的路用沥青改性外掺剂,能有效地改善沥青材料的路用性能。论文通过系统试验分析,研究天然沥青对石油沥青性能影响机理,进一步提高天然沥青应用水平。针对盘锦基质沥青和掺加四种国内外典型天然沥青(包括四川、新疆和北美的岩沥青,以及南美湖沥青)的改性沥青进行组分分析,发现掺入天然沥青后的沥青质含量、沥青质与胶质之比增大,同时胶质含量减少,但沥青质与胶质之和增加;采用差示扫描量热分析法(DSC)分析了沥青的聚集态以及沥青在发生状态转变过程中的热量变化与沥青性能的之间关系,发现改性后沥青粘流化温度升高、吸热量降低以及吸热峰宽度变窄;凝胶渗透色谱(GPC)试验表明改性后沥青中重均分子量和数均分子量均有不同程度的增大。可见,经天然沥青改性后,沥青的感温性从整体上得到提高,高温性能改善较明显,低温性能也有一定改善。盘锦基质沥青和掺加上述四种天然沥青的盘锦沥青经过不同时段(5～30小时)的薄膜烘箱(TFOT)老化,并分别对其进行四组分分析,发现随着老化时间延长,各种沥青胶体指数呈下降趋势,但改性沥青胶体指数降低趋势较平缓,说明天然沥青在一定程度上改善了基质沥青的抗老化性能。同时,红外吸收光谱试验表明,天然沥青能降低羰基指数和亚砜指数增长速率,推迟两者到达最大值的时间,从微观上反映出天然沥青可以提高石油沥青的抗老化性能。天然沥青能较大地提高石油沥青与不同岩性矿料的粘附性。其中对花岗岩粘附性改善效果最为显著,提高幅度均在47%以上。红外吸收光谱试验表明天然沥青中都含有酰胺类等较强的极性官能团,该官能团能在石料表面能产生较强吸附力;另一方面,天然沥青中含有大量的官能团萘,该官能团可以促进石油沥青交联聚合的有机链,使得掺入天然沥青的石油沥青分子的排列方式和网状结构得以改变,增强沥青内聚力及抗拉断力,改善石油沥青与集料的粘附性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的必要性及意义
• 1.2 国内外天然沥青研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 试验方案与试验方法
• 2.1 基质沥青以及天然沥青最佳掺配量的选择
• 2.1.1 基质沥青的选择
• 2.1.2 不同天然沥青最佳掺配量的选择
• 2.2 试验方案及方法
• 2.3 基质沥青技术性质及天然沥青概况
• 第三章 天然沥青对石油沥青及混合料路用性能的影响
• 3.1 同种天然沥青对不同石油沥青性能的影响
• 3.2 不同天然沥青对同种基质沥青性能的影响
• 3.3 天然沥青对基质沥青混合料路用性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 天然沥青影响基质沥青感温性机理分析
• 4.1 盘锦基质沥青、天然沥青及其改性沥青的四组分分析
• 4.1.1 沥青组分概述
• 4.1.2 沥青组分试验方法
• 4.1.3 沥青四组分结果分析
• 4.2 利用DSC 对天然沥青改善基质沥青感温性的机理分析
• 4.2.1 差示扫描量热分析（DSC）在沥青分析中的应用
• 4.2.2 盘锦基质沥青、天然沥青及改性沥青DSC 分析
• 4.3 天然沥青改善基质沥青感温性机理分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 天然沥青影响基质沥青高温性机理分析
• 5.1 凝胶渗透色谱（GPC）在沥青分析中的应用
• 5.2 盘锦基质沥青、天然沥青及改性沥青GPC 分析
• 5.3 天然沥青改善基质沥青高温稳定性机理分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 天然沥青影响基质沥青低温性机理分析
• 6.1 天然沥青对盘锦基质沥青低温性能的影响
• 6.2 天然沥青对基质沥青低温性能影响的机理分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 天然沥青影响基质沥青耐久性机理分析
• 7.1 沥青老化微观结构变化分析
• 7.1.1 老化沥青的组分变化
• 7.1.2 老化沥青的胶体结构变化
• 7.2 老化沥青红外光谱分析
• 7.2.1 红外吸收光谱法（IR）在沥青分析中的应用
• 7.2.2 盘锦基质沥青和四种天然改性沥青老化前后的红外光谱分析
• 7.3 天然沥青改善基质沥青耐久性机理分析
• 7.4 本章小结
• 第八章 天然沥青影响基质沥青粘附性机理分析
• 8.1 光电比色法评价沥青与集料的粘附性
• 8.2 天然沥青改善基质沥青粘附性机理分析
• 8.2.1 沥青分子量对粘附性的影响
• 8.2.2 天然沥青本身的特性对粘附性的影响
• 8.3 本章小结
• 主要结论及进一步研究的建议
• 主要结论
• 进一步研究的建议
• 参考文献
• 致谢