基于热老化的应力吸收层改性沥青流变性能与微观特性研究

The composition structure of stress-absorbing layer modified asphalt is complex, and it has a high degree of thermal aging in the application process. The project intends to carry out rheological and microscopic characteristics research for stress-absorbing layer modified asphalt before and after thermal aging. The main research contents include: Absorption peak variations of the functional groups of modified asphalt before and after aging will be studied by infrared spectrum. Molecular weight and molecular weight distribution of high polymers and asphalt will be studied by gel permeation chromatography. Chemical composition and the relative content of components before and after aging will be studied by component method. To evaluate temperature sensitivity, high-temperature rheological properties, low temperature rheological properties and fatigue properties of stress-absorbing layer modified asphalt, brookfield viscosity test, dynamic shear rheological test, repeat creep test and bending beam rheometer test will be conducted. To establish the relationship between the rheological properties and microscopic characteristics, gray relational method will be used. The project will determine the micro factors that impacts rheological properties, reveal aging mechanism and recommend the key technical indicators that control modified asphalt quality. The results of the project will supplement and perfect the theory and technical specifications of modified asphalt, and effectively promote the popularization and application of stress-absorbing layer technology.

本项目针对应力吸收层改性沥青组成结构复杂，应用过程中热老化程度高的特点，拟开展应力吸收层改性沥青热老化前后流变性能及微观特性研究。具体研究内容为：通过红外光谱测定应力吸收层改性沥青热老化前后主要官能团吸收峰的变化；凝胶渗透色谱分析热老化前后高聚物以及基质沥青的分子量及其分子量的分布；组分方法分析热老化前后各组分的化学组成和相对含量的变化。采用布氏粘度试验、动态剪切流变试验、重复蠕变试验、小梁弯曲蠕变试验等评价应力吸收层改性沥青的温度敏感性、高温流变性能、低温流变性能及疲劳特性。采用灰关联法建立流变性能与微观特性之间的关系，确定影响应力吸收层改性沥青老化后流变性能衰减的主要微观因素，揭示应力吸收层改性沥青热老化机理，推荐应力吸收层改性沥青质量控制关键技术指标。研究成果将补充完善改性沥青相关理论与技术规范，有力的促进应力吸收层技术的推广应用。

本项目针对应力吸收层改性沥青组成结构复杂，应用过程中热老化程度高的特点，开展了应力吸收层改性沥青热老化前后流变性能及微观特性的研究。项目历时3年，在项目组成员的共同努力下，完成了原计划的研究目标和研究内容，取得了较好的研究成果。.主要研究内容为：通过红外光谱测定应力吸收层改性沥青热老化前后主要官能团吸收峰的变化；凝胶渗透色谱分析热老化前后高聚物以及基质沥青的分子量及其分子量的分布；组分方法分析热老化前后各组分的化学组成和相对含量的变化。采用布氏粘度试验、动态剪切流变试验、重复蠕变试验、小梁弯曲蠕变试验等评价应力吸收层改性沥青的温度敏感性、高温流变性能、低温流变性能及疲劳特性。采用灰关联法建立流变性能与微观特性之间的关系，揭示应力吸收层改性沥青热老化机理，推荐了应力吸收层改性沥青质量控制关键技术指标。研究成果将补充完善改性沥青相关理论与技术规范，有力的促进应力吸收层技术的推广应用。.重要研究结果：.（1）应力吸收层改性沥青红外光谱试验表明：改性沥青老化过程中C = C双键发生断裂和氧化反应生成羰基等含氧官能团。稳定剂的加入，抑制了饱和烃结构的转化及改性剂中长链物质的分解，糠醛抽出油的加入改善了沥青与改性剂的相容性。.（2）应力吸收层改性沥青旋转粘度和组分试验表明：老化使得芳香分含量下降，沥青质的含量增加，沥青间的缔合作用增强，沥青抵抗剪切变形的能力得到增强，最终导致沥青粘度增大。.（3）改性沥青GPC曲线一般会出现两个峰，即基质沥青峰和改性剂峰。SBS改性剂中聚苯乙烯均聚物在老化过程中发生较为严重的断链分解现象。复合改性剂在老化过程中除了发生大分子的降解，还发生了小分子物质的交联反应。.（4）灰关联分析表明：改性沥青老化后沥青相分子量及分布的变化对改性沥青性能影响更为显著。沥青相含量的变化对针入度、粘韧性、5℃延度和质量变化的影响均最为显著；沥青相重均分子量的变化对135℃粘度变化影响最为显著；而沥青相分散度的变化对弹性恢复变化影响最为显著。.（5）在两种沥青的复数劲度模量基本相同的条件下，相位角大的沥青的抗疲劳性能较好。累积应变和蠕变劲度的粘性部分是基于重复蠕变试验得到的两个指标，推荐用其来评价改性沥青的高温流变特性。