TOR橡胶沥青老化特性及机理研究

论文摘要

TOR的加入改善了橡胶沥青的组成结构与性能,TOR橡胶沥青作为一种具有优良路用性能的节能环保材料具有广泛的应用前景。作为一种高分子材料,TOR橡胶沥青在热、光、氧、水分等因素作用下容易发生老化,沥青的老化会使沥青路面产生一系列病害,直接影响路面的使用寿命。因此,有必要研究TOR橡胶沥青的老化特性及机理,为延长TOR橡胶沥青路面使用寿命提供理论依据和技术支持。本研究选取了东海牌70#沥青、虹磊60目斜交胎胶粉和维他连接剂（TOR）制备TOR橡胶沥青。沥青制备时搅拌温度控制在170±3℃,搅拌速率为500rpm,搅拌时间为60min,搅拌完成后静置溶胀1h。根据沥青实际使用时的老化影响因素及国内外研究现状,考虑热、氧、光、水几种环境因素进行老化环境组合,选取薄膜烘箱加热老化试验、压力老化试验和紫外光老化试验设备进行沥青老化模拟试验。对比分析基质沥青、橡胶沥青和TOR橡胶沥青薄膜加热老化和压力老化标准试验前后的性能,得出以下结论：三种沥青老化后软化点提高,延度、针入度降低；TOR的加入减弱了橡胶沥青短期老化对其高温性能的影响,使橡胶沥青短期老化后低温抗裂性能变差。随着老化深度的增加,橡胶沥青135℃粘度增大,170℃、180℃粘度有下降趋势。动态剪切流变试验结果显示老化后TOR橡胶沥青粘温敏感性较强,但其抗车辙性能和抗疲劳性能比橡胶沥青好。改变了老化的温度和时间进行试验分析,研究老化温度和时间对TOR橡胶沥青老化性能的影响。结果显示：老化温度对TOR橡胶沥青的高温性能有影响,但各技术指标数值变化规律性不强,老化温度的增加使TOR橡胶沥青的低温性能下降。老化时间对沥青性能影响很大,老化时间越长,TOR橡胶沥青各指标变化越明显,老化越严重。将TOR橡胶沥青在不同环境下老化,测试老化前后性能变化,研究老化环境因素对沥青性能影响。结果表明：TOR橡胶沥青紫外光老化是一个分阶段的过程,在5-10天之间老化速度比较快,紫外光老化时间越长,老化越严重；水分加剧了沥青的老化,TOR橡胶沥青的抗热氧水老化能力比橡胶沥青好；热氧水光几种因素对沥青老化的影响都是不可忽略的。通过红外光谱分析与核磁共振氢谱分析方法分析TOR橡胶沥青老化前后组成结构变化,研究TOR橡胶沥青的老化机理。红外光谱分析结果显示：TOR橡胶沥青在制备过程中发生了老化；TOR橡胶沥青老化是一个氧化过程,羰基和亚砜官能团含量逐渐增加；TOR的加入延缓了沥青老化过程中硫的氧化速度；水溶解了部分老化产物,促进了TOR橡胶沥青的老化。核磁共振氢谱分析表明：老化试验条件不同,TOR橡胶沥青发生的化学反应过程不同,TOR橡胶沥青热氧老化过程中以芳香结构的缩聚脱氢反应为主要类型,光氧老化则更多地发生了裂解和异构化反应；TOR橡胶沥青老化过程中会发生芳构化、异构化、裂解缩合等反应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.2.1 橡胶沥青国内外研究现状及分析
• 1.2.2 沥青老化国内外研究现状及分析
• 1.3 研究思路和主要研究内容
• 1.3.1 研究思路
• 1.3.2 主要研究内容
• 第二章 试验材料与试验方案
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 原材料分析
• 2.1.2 制备工艺
• 2.1.3 改性沥青技术性能分析
• 2.2 试验方案
• 2.3 沥青模拟老化方法
• 2.3.1 沥青短期老化模拟方法
• 2.3.2 沥青长期老化模拟方法
• 2.4 本章小结
• 第三章 TOR橡胶沥青老化特性研究
• 3.1 TOR橡胶沥青老化评价方法
• 3.2 TOR对橡胶沥青老化性能影响研究
• 3.2.1 对常规三项指标的影响
• 3.2.2 对粘度的影响
• 3.2.3 对车辙因子、疲劳因子的影响
• 3.3 TOR橡胶沥青热氧老化特性研究
• 3.3.1 温度对TOR橡胶沥青老化性能的影响
• 3.3.2 时间对TOR橡胶沥青老化性能的影响
• 3.4 TOR橡胶沥青多重环境因素组合下老化特性研究
• 3.4.1 TOR橡胶沥青热氧光老化
• 3.4.2 TOR橡胶沥青热氧水老化
• 3.4.3 TOR橡胶沥青热氧水光老化
• 3.5 本章小结
• 第四章 TOR橡胶沥青老化机理研究
• 4.1 废胶粉的组成结构与老化
• 4.2 沥青老化机理概述
• 4.3 TOR橡胶沥青老化机理分析
• 4.3.1 红外光谱分析
• 4.3.2 核磁共振分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 创新点
• 5.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文