TLA改性沥青的制备与性能研究

论文摘要

特立尼达湖沥青（TLA）改性沥青以其良好的路用性能在国内外已被广泛应用于机场跑道、桥面铺装、高速公路等方面。然而,关于TLA改性沥青的研究主要集中在沥青的物理性能及其混合料路用性能方面,而对于TLA改性沥青的流变性能和老化性能的研究较少。此外,关于TLA改性沥青的改性机理也很少涉及。本文研究了TLA对不同种类的基质沥青（TZ-70和SK-90）的物理性能、流变性能和老化性能的影响,并利用傅里叶红外光谱（FT-IR）和原子力显微镜（AFM）探讨了TLA对沥青的改性机理。结果表明：TLA均可提高两种基质沥青的软化点,增大其粘度,降低其延度和针入度。TLA改性后,TZ-70的软化点和粘度增量明显高于SK-90,且随着TLA掺量的增加而增大。与SK-90相比,TLA与TZ-70沥青的相容性更好。这表明TLA对TZ-70的性能改善更加明显,二者表现出较好的配伍性。TLA对沥青的流变性能有显著影响。加入TLA后沥青复数模量增大,相位角减小,沥青的车辙因子相应增大。研究表明,TLA的掺量每增加10%,改性沥青可提高1个PG高温等级,显著提高了沥青的高温稳定性和抗车辙能力。TLA对沥青的老化性能也有明显的改善作用。与基质沥青相比,TLA改性沥青薄膜烘箱老化、压力老化箱老化和紫外老化后的软化点比和粘度变化指数显著减小,残留针入度比明显增大,TLA的加入可有效地改善沥青的耐热氧老化和紫外老化性能。红外光谱研究表明：TLA加入到沥青中没有产生新的吸收峰,TLA对沥青主要是物理改性。原子力显微镜（AFM）观测显示：与基质沥青相比,TLA改性沥青的形貌图更为光滑,“蜂形”结构尺寸明显减小,且在体系中的分布更加均匀。由于沥青中“蜂形”结构是沥青质的存在所引起的,由此表明TLA的加入改变了基质沥青中的沥青质与其它组分的相互作用,改性后,形成了新的更加稳定的体系。此外,AFM还反映出TLA改性沥青中的分散相表现出明显的缔合作用,从而使体系的刚性得到提高,显著增大了改性沥青的软化点和粘度。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 沥青及改性沥青研究进展
• 1.1.1 沥青
• 1.1.2 改性沥青
• 1.2 TLA改性沥青的研究与应用现状
• 1.2.1 概述
• 1.2.2 研究进展
• 1.2.3 应用概况
• 1.3 本文的研究目的和主要研究内容
• 第2章 TLA对沥青物理性能的影响
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 TLA改性沥青的制备
• 2.3 性能测试
• 2.3.1 物理性能测试
• 2.3.2 高温储存稳定性测试
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 TLA对沥青物理性能的影响
• 2.4.2 TLA与不同沥青的相容性
• 2.5 本章小结
• 第3章 TLA对沥青流变性能的影响
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验设备
• 3.2 流变性能测试
• 3.2.1 粘度测试
• 3.2.2 动态剪切流变性能测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 TLA对沥青粘度的影响
• 3.3.2 TLA对沥青复数模量的影响
• 3.3.3 TLA对沥青相位角的影响
• 3.3.4 TLA对沥青车辙因子的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 TLA对沥青老化性能的影响
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验原料
• 4.1.2 实验设备
• 4.2 老化实验方法
• 4.2.1 热氧老化
• 4.2.2 紫外老化
• 4.3 性能测试
• 4.4 沥青老化性能评价指标
• 4.5 结果与讨论
• 4.5.1 残留针入度比
• 4.5.2 软化点增量
• 4.5.3 粘度变化指数
• 4.6 本章小结
• 第5章 TLA改性沥青的改性机理研究
• 5.1 红外光谱概述
• 5.2 原子力显微镜概述
• 5.2.1 原子力显微镜发展
• 5.2.2 原子力显微镜原理
• 5.3 实验部分
• 5.3.1 实验原料
• 5.3.2 实验设备
• 5.3.3 样品制备
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 红外光谱分析
• 5.4.2 原子力显微镜分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文与参研项目