多重环境组合作用下胶粉改性沥青老化特性及机理研究

道路沥青老化一直是工程材料领域关注的重要研究课题。国内外在沥青的短期和长期老化方面已做了大量的研究工作。但多重环境组合作用下对沥青老化影响的研究并不多，尤其对胶粉改性沥青老化的研究才刚起步。本项目拟研究试验原材料和制备工艺参数对采用物理、化学改性方法的胶粉改性沥青老化性能的影响，确定最佳的制备工艺。对不同环境因素进行组合，研究各种组合的合理性，通过室内模拟加速老化试验分析各种环境因素参数变化对胶粉改性沥青老化的影响规律，得出不同组合下环境因素参数合理的选取范围。将胶粉改性沥青与基质沥青进行多重环境组合作用下的老化试验对比分析，研究胶粉改性沥青在多重因素组合作用下老化指标的变化规律，得到胶粉改性沥青的老化特性。运用现代化学微观结构测试方法，测试胶粉改性沥青老化前后的微观结构形态变化，揭示胶粉改性沥青老化机理。为提高胶粉改性沥青材料的路面使用品质、延长其路面使用寿命提供理论依据和技术支持。

胶粉改性沥青作为一种性能优良的节能环保材料，具有广泛的应用前景。但它在热、氧、光、水等环境因素作用下容易发生老化，使路面产生一系列病害。为解决上述问题，本项目研究了多重环境组合作用下两种胶粉改性沥青（橡胶沥青、TOR橡胶沥青）的老化特性与机理，为延长路面使用寿命提供理论依据和技术支持。.本项目研究工作按照计划书的研究内容展开，已按计划完成相关研究工作。主要包括：制备工艺对胶粉改性沥青性能的影响；模拟老化试验中环境因素参数的选取对胶粉改性沥青性能的影响；不同环境因素组合作用下胶粉改性沥青的老化特性；胶粉改性沥青在老化过程中的微观变化与机理。现已形成以下研究成果：.通过对不同溶胀时间下两种胶粉改性沥青存储稳定性、耐热性、低温抗裂性的试验研究，确定制备过程中溶胀1h为最佳工艺。详见附件12周鑫硕士学位论文。.将紫外光、水等环境因素引入模拟沥青老化的试验中。改变紫外光照时间和光照温度、水的pH值和氯盐含量，分别对两种胶粉改性沥青进行模拟老化和宏观性能试验，结合灰关联分析可得：与紫外光照时间关联度最大的是抗疲劳性能，受光照温度影响最大的是低温性能。此外，水中pH值与沥青各项性能指标的关联度都在0.5~0.7之间，但氯盐含量的变化对沥青的低温性能、高温性能以及抗疲劳性能均有显著影响。详见附件13吴美平硕士学位论文。.采用一种量化比值表征不同环境组合作用下胶粉改性沥青各项宏观性能的变化程度，该比值实质可作为评价沥青老化特性的指标。结果表明：相比普通沥青，胶粉改性沥青的高温性能、低温性能和抗疲劳性能在不同环境因素影响下变化程度小，不易衰变。详见附件14史杉杉硕士学位论文。.采用差示扫描热分析（DSC）法和红外光谱分析法对胶粉改性沥青的微观老化机理做进一步研究。结果表明：相比普通沥青，胶粉改性沥青在不同环境组合作用下热焓值小，且羰基（C=O）、亚砜基（S=O）官能团的指数增长率低，即具有更好的热稳定性和抗氧化能力。结合灰关联分析，沥青各项宏观性能与羰基指数的关联度大于其与亚砜基指数的关联度，且抗疲劳性能最易受官能团指数影响。详见附件14史杉杉硕士学位论文。.最终成果：发表期刊论文10篇（EI收录5篇）、会议论文1篇（EI收录1篇）、硕士学位论文3篇、申请发明专利3项（授权1项）、参加国内外学术会议4次。