基质沥青短期老化性能研究
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沥青老化指标的分析与研究n沥青在贮运、加工、施工及使用过程中,由于长时间地暴露在空气中,在风雨、温度变化等自然条件的作用下,会发生一系列的物理及化学变化,如蒸发、脱氢、缩合、氧化等等。
此时,沥青中除含氧官能团增多外,其它的化学组成也有所变化,最后使沥青逐渐硬化变脆开裂,不能继续发挥其原有的作用。
沥青所表现出的这种胶体结构、理化性质或机械性能的不可逆变化称为老化。
n沥青是由多种极其复杂的碳氢化合物和它们的非金属衍生物组成的混合物,属于热塑性的高分子树脂材料,受热时会发生分解或聚合反应,并改变分子结构和分子量,引起内部化学组分的转化,最后使沥青逐渐硬化变脆开裂,导致性能下降从而不能继续发挥其原有的作用。
沥青混合料中沥青作为骨料的粘结剂,在储存、运输、施工及使用过程中,由于长时间地暴露在空气中,受环境因素如氧气、阳光、水及温度变化等自然条件的作用下,会发生一系列的物理及化学变化,如挥发、氧化、聚合等,乃至沥青内部结构发生变化。
随着组分的慢慢转化,沥青的流动性变小,稠度逐渐增大并变硬,直到粘结料完全失去塑性没有固结矿料的能力,从而导致路面破损严重影响路用性能。
沥青的老化过程n运输、贮存、加热过程中的老化沥青从炼油厂炼制出来以后,直至拌制沥青混合料之前,沥青的热态贮存、热态运输、在储油罐内预热、配油釜内调配等过程,往往要经历很长时间。
在此过程中,由于温度升高加速分子的运动,除引起沥青蒸发外,还能引起沥青发生某些物理化学变化。
这一时期沥青老化的机理主要是:(1)由于受热使沥青中的轻质油分不断挥发,使沥青变硬变脆,粘结性降低;(2)储油罐表面的沥青与空气接触,与空气中的氧气发生一些聚合反应,沥青也会发生一定程度的老化;(3)沥青在管道内不断运行并由储罐顶处洒落到罐内时,沥青的表面积增大,沥青将发生氧化反应。
由于这一段时间内沥青还贮存在储油罐内,沥青的数量多、深度深,接触加热源及空气的面积较小,所以老化并不严重,一般不予考虑。
基质沥青和sbs改性沥青老化行为与机理研究对于不同的沥青材料,它们的老化行为是不一样的,因此研究它们的老化行为和机理是非常重要的。
在过去的几十年中,人们对沥青材料的老化行为和机理进行了大量研究,其中最突出的沥青材料是基质沥青和SBS改性沥青。
通过深入分析它们的老化行为和机理,可以更好地为工程中的道路建设、维护和改善提供建议和帮助。
基质沥青是一种无机混凝土,它是由泥沙和沥青拌制而成的,其机理主要与混凝土的破碎、应力和温度有关。
基质沥青可以由沥青和各种添加剂构成,如沥青砂、水泥、矿物石膏、抗冻剂等。
在温度变化、路面损坏和污染的作用下,基质沥青的稳定性可能会受到影响,有时会导致路面发生裂缝和更严重的破坏。
因此,研究基质沥青的老化行为和机理非常有必要。
SBS改性沥青是一种聚氨酯改性沥青,由SBS聚合物和沥青拌制而成,具有更高的抗老化性、抗水渗及抗冻性能,比传统的沥青更加环保。
它的老化行为主要与温度和污染有关。
当温度高于60℃时,开始出现变形和破裂,而当温度低于20℃时,混凝土的强度会提高,但表面的粗糙度会增加。
空气污染所造成的损伤也比较大,这可能会影响改性沥青的老化行为。
因此,研究SBS改性沥青的老化行为及其机理也是必要的。
过去,各种研究方法被用于研究基质沥青和SBS改性沥青的老化行为及其机理,其中最常用的是试验和模拟。
试验研究可以帮助识别沥青材料的老化行为和机理,从而为对沥青材料进行改进提供基础。
此外,数值模拟技术也被用于研究基质沥青和SBS改性沥青的老化行为及其机理,这可以帮助更好地理解沥青材料的老化机制,从而更好地预测它们的性能。
总之,基质沥青和SBS改性沥青的老化行为和机理是非常重要的,因为它们的性能对于工程道路的安全十分关键。
各种研究方法,包括试验和模拟,可以用来研究它们的老化行为及其机理,从而更好地控制路面工程的性能。
未来,研究者将继续深入研究基质沥青和SBS改性沥青的老化行为及其机理,以期为路面工程提供更好的功能和服务。
沥青紫外老化行为及其老化动力学研一、背景沥青作为道路建设中常用的材料,具有良好的耐磨、耐水、耐化学腐蚀、抗氧化等性能。
然而,由于太阳辐射中的紫外线、大气污染等因素的作用,会导致沥青老化,降低其性能,最终影响道路的使用寿命。
因此,研究沥青的老化行为及其老化动力学是非常重要的。
二、紫外老化行为紫外老化是沥青老化的一种主要形式,通常采用紫外光源将沥青样品暴露在氧气和湿度良好的环境下,观测其性能变化。
紫外老化使沥青中的高分子链断裂、交联、氧化、裂解等现象变得更为明显,导致其物理、化学性质的变化。
1. 软化点紫外老化会导致沥青的软化点下降。
研究发现,沥青的软化点变化与老化时间呈现出一定的线性关系,即软化点的下降速率逐渐变慢。
这是由于随着时间的推移,沥青中的短链化程度越来越高,具有软化作用的长链分子逐渐被短链分子取代。
2. 黏度紫外老化会使沥青的黏度降低。
随着老化时间的增加,黏度下降速率逐渐减缓,这也与沥青中长链分子短化以及沥青分子量的减小有关。
3. 力学性能紫外老化会对沥青的弹性模量、延伸率、断裂强度等力学性能产生影响。
研究表明,随着老化时间的增加,沥青的弹性模量和断裂强度均下降,延伸率上升。
4. 化学反应沥青老化的一种重要反应是氧化反应。
随着紫外辐射时间的增加,沥青中的含氧官能团数量逐渐增多,烷基链断裂率逐渐升高,分子量逐渐下降。
此外,沥青中还会发生交联反应,形成大分子量的高聚物。
三、老化动力学老化动力学是研究沥青老化现象的一种数学模型,通过建立数学模型,研究沥青老化规律,确定沥青的使用寿命,指导沥青的生产和使用。
常见的老化动力学模型有Arrhenius模型、等效寿命模型、n阶反应速率常数模型等。
其中,Arrhenius模型是最常用的一种老化动力学模型,该模型基于化学反应速率与温度有关的Arrhenius公式:k = Ae^(-Ea/RT)其中,k是化学反应速率常数,A是表征反应速率的指数因子,Ea是沥青老化所需的活化能,T是反应温度,R是气体常数。
沥青混合料老化研究报告
沥青混合料是道路建设中常用的材料之一,其性能对道路的使用寿命起着至关重要的作用。
然而,随着时间的推移,沥青混合料会发生老化现象,从而降低其性能和耐久性。
因此,对沥青混合料老化行为的研究是非常必要的。
本文通过对沥青混合料老化的实验研究,得出了以下结论。
首先,随着老化时间的增加,沥青混合料的黏度逐渐增加。
黏度是沥青混合料的流动特性的指标,其增加表明沥青的流动性越差。
因此,沥青混合料的老化会导致道路表面的裂缝和损坏。
其次,沥青混合料老化还会导致其抗剪强度的下降。
抗剪强度是衡量沥青混合料抵抗剪切应力的能力的指标,其下降表明材料的结构强度降低。
这将导致道路表面承受交通荷载时发生变形和沉陷。
此外,沥青混合料老化还会引起其失重率的增加。
失重率是指材料在一定温度下失去的质量与初始质量之比,它反映了材料的挥发性。
老化使得沥青混合料中的挥发性成分逐渐减少,从而导致失重率的增加。
最后,老化会使得沥青混合料的渗透性增加。
渗透性是指沥青混合料内部孔隙连接性的指标,其增加表明材料中的孔隙变得更多且更连通。
这将导致材料吸水性增加,进而引发道路表面的水损坏。
综上所述,沥青混合料老化会导致黏度增加、抗剪强度下降、
失重率增加和渗透性增加等不良变化,从而对道路使用寿命带来负面影响。
因此,在沥青混合料的设计和施工中,应确保材料的质量和使用年限,以提高道路的耐久性和使用寿命。
沥青老化指标的分析与研究n沥青在贮运、加工、施工及使用过程中,由于长时间地暴露在空气中,在风雨、温度变化等自然条件的作用下,会发生一系列的物理及化学变化,如蒸发、脱氢、缩合、氧化等等。
此时,沥青中除含氧官能团增多外,其它的化学组成也有所变化,最后使沥青逐渐硬化变脆开裂,不能继续发挥其原有的作用。
沥青所表现出的这种胶体结构、理化性质或机械性能的不可逆变化称为老化。
n沥青是由多种极其复杂的碳氢化合物和它们的非金属衍生物组成的混合物,属于热塑性的高分子树脂材料,受热时会发生分解或聚合反应,并改变分子结构和分子量,引起内部化学组分的转化,最后使沥青逐渐硬化变脆开裂,导致性能下降从而不能继续发挥其原有的作用。
沥青混合料中沥青作为骨料的粘结剂,在储存、运输、施工及使用过程中,由于长时间地暴露在空气中,受环境因素如氧气、阳光、水及温度变化等自然条件的作用下,会发生一系列的物理及化学变化,如挥发、氧化、聚合等,乃至沥青内部结构发生变化。
随着组分的慢慢转化,沥青的流动性变小,稠度逐渐增大并变硬,直到粘结料完全失去塑性没有固结矿料的能力,从而导致路面破损严重影响路用性能。
沥青的老化过程n运输、贮存、加热过程中的老化沥青从炼油厂炼制出来以后,直至拌制沥青混合料之前,沥青的热态贮存、热态运输、在储油罐内预热、配油釜内调配等过程,往往要经历很长时间。
在此过程中,由于温度升高加速分子的运动,除引起沥青蒸发外,还能引起沥青发生某些物理化学变化。
这一时期沥青老化的机理主要是:(1)由于受热使沥青中的轻质油分不断挥发,使沥青变硬变脆,粘结性降低;(2)储油罐表面的沥青与空气接触,与空气中的氧气发生一些聚合反应,沥青也会发生一定程度的老化;(3)沥青在管道内不断运行并由储罐顶处洒落到罐内时,沥青的表面积增大,沥青将发生氧化反应。
由于这一段时间内沥青还贮存在储油罐内,沥青的数量多、深度深,接触加热源及空气的面积较小,所以老化并不严重,一般不予考虑。
基质沥青和sbs改性沥青老化行为与机理研究近几年来,随着路面沥青施工技术的不断更新,基质沥青和SBS 改性沥青以其独特的性能成为施工沥青新宠。
然而,基质沥青和SBS 改性沥青的老化行为及机理研究仍然缺乏实证证据。
因此,本文的目的是探讨基质沥青和SBS改性沥青在施工和使用中的老化行为及其机理。
首先,本文讨论了基质沥青的老化行为和机理。
基质沥青的老化行为主要是由其物理特性,化学结构和化学反应这三个方面影响。
它的物理特性受温度、湿度、太阳照射等外界因素影响,使沥青改变其粘度,损失和回复柔韧性,改变沥青的弹性系数等;而化学结构主要是受到温度、湿度、太阳照射和空气中的污染物的影响,导致沥青重新改变其结构,使其老化;而化学反应则会导致沥青中添加剂和添加物与沥青之间的反应,从而使沥青老化和改变其力学性能和物理特性。
其次,本文还讨论了SBS改性沥青的老化行为和机理。
与基质沥青不同,SBS改性沥青老化行为主要受到添加剂和低分子量SBS共聚物的影响,以及SBS改性沥青施工和使用的时间的影响。
当SBS共聚物的游离硫和游离碳前体分子量变小时,它们会形成自由基,从而改变沥青的性能;当施工和使用的时间变久时,SBS共聚物中的添加剂会持续老化沥青,使沥青性能发生变化。
此外,外界环境也会影响改性沥青的老化行为,如极端气候、紫外线照射、水的溶解等。
最后,本文讨论了基质沥青和SBS改性沥青老化行为的测试方法,包括小样实验、游离碳前体和自由基的分析、原位环境测试、显微分析等。
综上所述,通过对基质沥青和SBS改性沥青老化行为和机理的研究,可以证明一个新的认识,即沥青老化行为和机理是极其复杂的系统,是由多种因素共同作用的结果。
此外,从研究结果来看,未来还需要从实际施工应用出发,进一步探究基质沥青和SBS改性沥青在施工和使用时间上的老化行为及其机理,以期更好地了解沥青在施工和使用中的性能变化,从而为沥青的施工提供有效的技术支持。
结论本文主要就基质沥青和SBS改性沥青老化行为及其机理进行了探讨,结果表明,基质沥青的老化行为主要是由物理特性、化学结构和化学反应三方面影响;而SBS改性沥青的老化行为主要由添加剂和低分子量SBS共聚物以及施工和使用时间等因素影响。
基质沥青和sbs改性沥青老化行为与机理研究《基质沥青和sbs改性沥青老化行为与机理研究》是一个重要的研究课题,长期以来也一直受到专家和学者的重视。
沥青是全球建筑行业中最常用的结构材料之一,由于其优良的耐磨性能、耐腐蚀性能和低成本,沥青在建筑行业中得到了广泛应用。
然而,由于沥青中含有脂肪酸、烃基硫酸盐以及其他从石油中提取的合成物,沥青易受热量、湿度、紫外线等环境因素的影响,导致迅速老化。
随着气候变化,沥青老化的影响将更加显著。
因此,研究基质沥青和sbs改性沥青的老化行为与机理,已经成为本领域研究的重点。
研究内容主要研究分为三个方面:1、沥青老化机理:主要研究基质沥青和sbs改性沥青老化过程中主要温度、湿度、紫外线等外部因素和沥青内部结构变化之间的关系,以及沥青材料表面层结构、反射,疏水性能及摩擦系数变化规律等。
2、改性沥青性能研究:主要是研究sbs改性沥青的耐热性、耐磨性、耐冷性、耐水性与耐腐蚀性的性能。
3、基质沥青与改性沥青比较研究:利用老化机理及性能研究的结果,比较基质沥青与改性沥青间的性能优劣,确定改性沥青最佳配方及抗老化性能,进而制定施工技术措施,减少沥青老化带来的损失和危害。
研究方法本研究以相关理论为基础,采用实验、理论分析等多种方法,从实验及理论分析上分析沥青老化机理及性能变化。
1、实验研究:首先,制备基于原底料的sbs改性沥青,然后将其放入老化设备中进行模拟实验,同时进行改性沥青和基质沥青的比较试验。
其次,通过观察沥青表面形态、元素组成及结构特征,分析沥青老化机理及性能变化。
2、理论分析:在实验得到的沥青性能参数基础上,采用相关研究技术分析基质沥青和sbs改性沥青老化行为与机理,并建立相应理论模型,以验证和改进实验结果。
结论本研究的结论主要有:基质沥青容易受外界环境因素而老化,sbs 改性沥青可以明显改善沥青老化行为,提高沥青的抗老化性能。
此外,还可以通过改进沥青配方,以及及时施工安全防护措施等,进一步提高沥青的耐久性能。
基质沥青短期老化性能研究
摘要:对基质沥青进行了不同周期短期老化试验,通过测定不同周期老化后的性能,随着老化时间的延长,沥青的针入度、针入度指数、15℃延度都是逐渐降低的,沥青的粘度、软化点是逐渐升高的,由此说明沥青在老化后感温性能,高温性能以及低温性能都发生不同程度的改变,缩短了路面使用寿命。
关键词:基质沥青;常规试验;RTFOT;沥青残留物
沥青结合料的老化是影响沥青路面使用寿命的重要因素,目前关于道路沥青的老化研究主要集中在热老化方面。
中国青海、西藏、新疆等西北部地区海拔高、空气稀薄、光辐射强烈,强烈的光照容易造成沥青路面迅速老化,再加上西部地区高寒、干早、风沙、盐碱等自然环境的综合作用,容易使路面产生裂缝、坑槽、剥落等病害,严重影响了沥青路面的使用寿命。
1 材料选择
本文选用韩国SK AH-70沥青作为试验沥青,经测定沥青各项性能指标均达到规范要求。
2 试验方案
本文采用RTFOT试验来模拟沥青老化试验,进行不同时间的RTFOT老化,试验温度163℃,老化试验时间分别为一周期(85min),二周期(160min),三周期(235min),四周期(310min)。
通过测定各阶段沥青的性质来描述沥青的老化性能。
3试验结果分析
本文参考国内外评价沥青老化性能的指标,选用了旋转薄膜烘箱加热试验后性质的变化,包括质量变化、残留针入度比、延度以及60℃粘度的变化。
沥青经过不同周期老化后的性能测试结果见表1
由表1可以看出,随着老化周期的延长,沥青在三个不同温度下的针入度均一直减小。
对针入度影响较大的组分是芳香分,其次是胶质、沥青质和饱和分。
沥青质含量增加,针入度降低,芳香分、胶质和饱和分含量增加,针入度增大。
在老化过程中,沥青质含量一直增加,芳香分和胶质含量的总体变化趋势均是减小的,饱和分含量也在减小,这些方面综合影响的结果是针入度一直降低。
在老化中后期,沥青的针入度降低明显减慢。
3.2 25℃残留针入度比的对比
由表1可以看出,25℃残留针入度比随老化时间的延长而逐渐降低,且从两个周期以后变化相当小,这和针入度变化是一致的,沥青质的增加是针入度降低的主要原因,所以这里不在累述其原因。
3.3粘度的对比
由表1数据得出老化后各阶段的粘度对比图(图1
从图1看出,沥青是一种具有流变性能的材料,经过加热老化试验,随老化时间的延长,稠度增加,粘度也越来越大,粘度比也越来越大,温度敏感性越来越强,感温性能越来越高,分析原因沥青中的饱和分等轻组分不稳定,树脂及沥青质等大分子比较稳定,故经过长时间老化后沥青由粘弹性行为转化为粘性行为。
3.4软化点的对比
沥青软化点是评价沥青耐热性的性能指标。
在薄膜烘箱老化过程中,沥青的软化点随老化时间升高。
软化点主要受沥青质含量的影响,其次是胶质、芳香分和饱和分。
在163℃的高温下,沥青分子的氧化、缩合使得沥青质含量不断增加,因而软化点不断升高。
3.5延度的对比
沥青延度是评价沥青粘结性和韧性的性能。
在薄膜烘箱老化过程中沥青的10℃、15℃延度都是降低的,延度主要受饱和分和胶质含量及其组成的影响,饱和分含有较长的烷基侧链,分子链的柔顺性大,对延度的贡献最大。
胶质的分子链也有一定的柔顺性,它对延度的贡献主要是与其它组分匹配,使沥青形成稳定的胶体结构。
随着饱和分挥发和胶质的减少,老化沥青的延展性变差。
由表1数据得出老化后各阶段的质量损失对比图(图2
由图2看出,基质沥青在不断老化过程中,质量都是增加的,沥青在老化过程中:一方面因为轻质油分的挥发,质量损失。
同时与空气中氧反应又使质量增加,所以当氧反应增加的质量大于轻质油分挥发的质量时,总的质量变化是增加的,这样看来与实际针入度值减小是不对应的;另外,在二、三周期时沥青质量增加远不如第四周期,这正可以充分说明了沥青在早期老化过程中伴随着轻质油分的挥发与氧反应,而中后期氧反应似乎占据了主导地位,使得沥青质量迅速增加。
4 结语
作为沥青混合料的胶结料所面临的环境比较恶劣,沥青经过老化以后,沥青的感温性能,高温性能以及低温性能都发生了不同程度的改变,沥青质量变化在沥青老化以后是增加的,缩短了路面使用寿命。