废旧轮胎橡胶改性沥青具有良好的路用性能,它的应用也使废弃资源得到了再生利用,而且橡胶沥青在价格上普遍低于聚合物改性沥青,因此正是发展西部公路交通建设的理想材料。在西部强紫外线地区,紫外线将会使沥青加速老化,这是造成沥青路面病害的主要因素之一。目前橡胶沥青特别是在使用过程中的光老化机理仍不清楚。本课题在基于红外光谱、热分析、SHRP分析技术的基础上,探索橡胶沥青在路面使用过程中热、光老化的微观结构变化规律,建立光老化动力学模型;建立微观结构变化与宏观路用性能变化之间的关系;并建立评价橡胶沥青抗光老化性能的评价指标体系。本课题的研究成果将为西部强紫外线地区橡胶沥青及其混合料的设计与施工提供依据,对充分挖掘橡胶沥青的性能有着重要的意义。
Rubber asphalt;Ultraviolet;Thermal aging;Ultraviolet aging;Dynamic equation
本课题自立项开始,根据国家自然科学基金项目申请书的指导,经过三年的试验、理论探索,已基本完成了各项研究内容,解决了其中的关键科学问题,实现了研究目标。 本课题选择三种典型基质沥青(70#克拉玛依沥青、90#克拉玛依沥青、70#壳牌沥青),分别进行了橡胶沥青的制备工艺的试验研究,确定了相应的制备方法(搅拌方式、搅拌时间、搅拌温度、胶粉细度、胶粉掺量)。进行了室内橡胶沥青短期热老化试验(TFOT薄膜烘箱试验)及长期老化试验(PAV试验);同时,在同济大学紫外线光老化仿真系统中对橡胶沥青进行了室内紫外线光老化试验,模拟室外自然老化 3、6、9、12、15个月情况。 对于进行热老化、光老化后的橡胶沥青,采用常规试验方法进行了宏观指标(针入度、延度、软化点、粘度、弹性恢复)测试,采用SHRP中DSR、BBR试验进行了细观指标(车辙因子、疲劳因子)测试,采用红外光谱和热分析DSC微观分析技术,进行了(吸光度、玻璃化温度)测试。 综合分析以上试验结果,确定了表征橡胶沥青光老化程度的指标软化点及粘度,进一步建立了橡胶沥青热老化动力方程、橡胶沥青紫外光老化动力方程,热氧老化评价指标与紫外线光老化评价指标之间建立起等价关系。揭示了橡胶沥青老化过程中组分变化规律,阐述了橡胶沥青老化机理。 课题适当改进了紫外线老化仿真仪器的控温系统;提出了紫外线强度分区的测试方法。 在项目执行期间,共在国内期刊上发表论文21篇,一篇被EI检索;在国际会议上发表英文论文4篇,且均被EI检索,很好地完成了预期发表论文研究成果(即在国内外核心期刊上发表EI论文3~5篇)。 根据研究成果,申请相关发明专利1项(沥青紫外线老化的室内测试方法),另一项发明专利(沥青紫外线光老化强度分区测试方法)正在申请中,很好地完成了预期专利研究成果(即申请专利1项); 通过3年的项目参与研究学习,共有4名硕士研究生和1名博士研究生完成相关的毕业论文,很好地完成了预期培养成果(即培养硕士研究生3~5人)。