热老化对不同沥青组成结构和性能的影响

为了研究热老化对沥青组成结构和性能的影响,利用色谱柱法和傅里叶变换红外光谱对不同品种沥青热空气老化前后的化学组成、分子结构和高低温性能进行了测试表征,并分析了组成结构与性能之间的相关性。化学组成和红外光谱分析表明,在热空气老化过程中沥青的饱和分含量基本不变,芳香分结构中的脂肪烃支链易断链而发生氧化缩聚,导致芳香分转化为胶质和沥青质,使沥青的脂肪族指数减少、芳香族指数以及羰基和亚砜基指数增大;随热老化温度升高,沥青的软化点和粘度升高、低温柔性降低,但不同品种沥青的抗老化性能表现出明显的差异,饱和分含量高、芳香分含量低以及芳香族指数小的沥青具有更好的抗老化性能。     

抽出油活化废胶粉改性沥青老化性能

为探究抽出油活化废胶粉改性沥青(ARMA)的老化性能和老化机理,通过室内加速老化试验分别对ARMA的短期老化和长期老化进行模拟,并利用动态剪切流变仪、傅里叶红外光谱仪、四组分分析、元素分析以及扫描电子显微镜对不同老化条件下ARMA的老化性能和微观结构进行研究。研究结果表明：随着老化程度的加深,ARMA的复数剪切模量、车辙因子以及疲劳因子逐渐增大,相位角逐渐减小,且ARMA的复数剪切模量、相位角及其对应老化指数的变化量均小于废胶粉改性沥青(RMA)的相同指标变化量;ARMA中饱和分、芳香分以及胶质的含量随老化强度的增强而减少,沥青质含量却增加;ARMA中碳、氢元素含量随老化强度的增强而减少,但氧、硫元素含量及芳碳率、环结构缩合指数表现出与之相反的趋势;红外光谱上ARMA的羰基、亚砜基峰强度随老化程度的加深而增强,对应的羰基老化指数和亚砜基老化指数呈增大趋势;C＝C峰强度却随之减小,对应的丁二烯老化指数也呈减小趋势;微观形貌图上ARMA中活化废胶粉与沥青间的界面结合能力随老化作用而逐渐减弱,活化废胶粉逐渐从沥青中突显出;抽出油活化废胶粉改性沥青的抗老化机理是活化作用增强了废胶粉的活性,使废...     

植物油再生沥青老化再生机制及其流变特性研究

为指导植物油在老化沥青再生中的合理应用,揭示植物油再生剂对老化沥青的再生及二次老化机制,探究其流变特性的变化,采用微、宏观相结合的方法对植物油再生沥青的微观结构组成、微观形貌特征和流变特性展开研究.结果表明:植物油再生剂因其富含芳香分,减少了老化沥青中羰基(C=O)和亚砜基(S=O)的相对含量,降低了沥青质的团聚程度,...     

再生沥青微观结构对流变性能的影响

为揭示再生沥青的再生机理及效果,基于灰熵关联分析法,结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)、电镜扫描(SEM)和动态剪切流变(DSR)测试,探讨了老化与再生沥青流变特性参数和特征官能团含量的变化情况及关联程度,并对其微观形貌进行表征对比.研究结果表明:沥青老化后,FTIR谱图中C=O基团与S=O基团指数明显增大,芳香分和非对称脂肪族化物指数含量减少;添加再生剂后,再生沥青的特征官能团含量变化与老化沥青呈相反趋势;复数模量降低,相位角升高;温度是影响沥青抗车辙性能和抗疲劳性的重要因素,抗车辙因子和疲劳因子均随温度的升高呈现幂指数衰减形式.沥青老化后微观特征由光滑形貌向密集褶皱转变,加入再生剂后基本恢复至光滑形貌.基于灰熵关联分析得出:再生沥青化学组分变化对高温流变特性参数影响程度,由大到小的排序依次为羰基、亚砜基、芳香族化合物、非对称脂肪族化合物.     

胜利100B和韩国70道路沥青的热老化过程

利用红外光谱和凝胶色谱等技术考察了胜利100B和韩国70两种道路沥青热老化后族组成、羰基与亚砜官能团以及相对分子质量分布的变化。结果表明虽然韩国70沥青的延展性好于胜利沥青,但其耐老化性并不好。依据试验数据认为道路沥青的老化是沥青本身缓慢的自氧化过程。氧化生成氢过氧化物,最终转化成含羰基与亚砜官能团的组分,氧化反应符合游离基链反应历程。氧化促使沥青中含极性官能团组分之间的缔合与缩合,形成新的沥青质组分,使沥青平均相对分子质量增加,性能变差。     

基于氢化还原与端基钝化的老化沥青化学修复机制与性能评价

针对废旧沥青因性能劣化引起的再生沥青混合料路用性能不佳的问题,选用氢化还原剂三乙氧基硅烷将老化沥青中的强极性羰基和亚砜基还原成羟基,生成极性较低的酯或者醚;再通过端基钝化剂异氰酸酯与羟基进行酯化反应,实现端基钝化。通过测试老化沥青各修复阶段的微观化学结构与极性变化,研究其修复机理;进而以基质沥青为参比,分析测试老化沥青性能修复前后的动力粘度和低温性能,评价氢化还原与端基钝化对老化沥青的化学修复效果。结果表明,氢化还原与端基钝化使老化沥青的化学结构发生了本质的变化,三乙氧基硅烷可将老化沥青中羰基和亚砜基还原成羟基,异氰酸酯可将羟基酯化成酯;经氢化还原与端基钝化之后,老化沥青的极性显著减弱,分子间作用力和粘度明显降低,低温变形能力得以显著改善,且老化沥青的低温性能与官能团指数之间具有良好的相关性。     

多聚磷酸对沥青高低温性能和老化性能的影响

采用不同掺量多聚磷酸（PPA）对沥青进行改性,研究了PPA对沥青高低温性能和老化性能的影响,并借助化学组分和红外光谱测试分析了PPA改性沥青的老化机理。结果表明：随着PPA掺量增加,沥青的软化点和粘度升高,弗拉斯脆点向低温移动,沥青的高低温性能均得到改善。与未改性沥青相比,PPA改性沥青在短期热老化、长期热老化和紫外老化后的软化点增量、粘度老化指数和弗拉斯脆点变化量均明显减小,针入度保留率和延度保留率大幅提高。化学组分和红外光谱分析发现PPA促进了胶质向沥青质的转变,减少了沥青中易发生老化反应的活性组分,使老化过程中改性沥青的脂肪族、芳香族、羰基和亚砜基指数的变化量均明显减小,从而具有优良的抗老化性能。     

废机油再生SBS改性沥青性能及再生机理

为研究废机油对老化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-butadiene-styrene, SBS)改性沥青的再生效果及再生机理。采用沥青加速老化试验模拟长期老化过程制备老化SBS改性沥青,分别添加不同含量的废机油制备再生沥青,并结合沥青物理性能、流变性能试验评价再生SBS改性沥青性能。在此基础上,采用红外光谱试验、四组分分析试验、荧光显微分析试验探究废机油再生SBS改性沥青机理。研究结果表明：老化后SBS改性沥青针入度与延度降低,软化点与粘度增加,废机油的掺入将会增加老化SBS改性沥青针入度与延度,降低软化点与粘度,且与废机油掺量呈正比;废机油的使用将会降低再生SBS改性沥青的高温流变性能,提高再生SBS改性沥青的疲劳寿命;废机油能够降低老化SBS改性沥青劲度模量,对蠕变速率指标影响不显著;SBS改性沥青在老化过程中SBS发生破坏,沥青中的羰基与亚砜基含量增加,而废机油的掺入将会降低老化沥青中羰基与亚砜基含量,属于物理再生过程;SBS改性沥青老化后,饱和分、芳香分含量减少,胶质、沥青质含量增加,而废机油掺入后影响则反之;废机油的掺加将会使断裂的SBS分子部分溶胀,恢复沥青性能。     

催化油浆对沥青抗老化性能的影响及机制研究

南美重油中掺加油浆后,通过实沸点蒸馏制备AH-70沥青;分别采用薄膜烘箱实验法(TFOT)和加速老化实验法(PAV)模拟沥青的短期和长期老化,考察不同的油浆掺量对沥青短期和长期抗老化性的影响,并对老化机制进行研究。结果表明:南美重油掺加0%、3%、6%、9%和12%油浆后分别切割到425、430、430、430、435℃可得到AH-70沥青;随着油浆掺加比例的增大,经短期老化后沥青的残留针入度比、15℃残留延度降低,软化点升高率增大;沥青经过长期老化后,残留针入度比降低、软化点升高率增大;沥青在短期老化中没有发生明显的官能团氧化反应,随掺加油浆比例的增大,沥青中轻组分的挥发和芳香分、胶质的缩合加剧是导致沥青短期抗老化性逐渐变差的原因;沥青经长期老化后,发生氧化生成亚砜和羰基官能团,油浆中的芳烃化合物可有效地抑制沥青氧化反应中的自由基反应,但芳香分、胶质的缩合加剧仍导致沥青长期抗老化性逐渐变差。     

FTIR定量分析方法与老化沥青流变参数新探

为了将沥青胶结料的化学分析与路面使用性能联系起来,并建立规范、统一的FTIR光谱定量分析方法.采用宏观与微观分析相结合的方法,对经不同RTFOT老化周期和PAV老化前后的沥青胶结料进行FTIR表征测试分析;基于麦夸特法加通用全局优化算法对不同温度、控制应力下DSR试验的沥青胶结料复数剪切模量和相位角及FTIR测试官能团含量变化指数进行多元统计回归分析.结果表明:以吸收峰两侧最低点的切线为校正基线来计算FTIR谱图吸收峰面积、以2 000~650 cm-1作为基准谱峰范围可作为FTIR定量分析的标准;1 700 cm-1羰基和1 031 cm-1亚砜基吸收峰随着老化时间的增加而增大;沥青胶结料经RTFOT和PAV老化后其复数剪切模量和相位角随着化学官能团含量变化呈现出多元线性关系.     

哈法亚油田原油沥青质沉积趋势预测及分析

为了研究哈法亚油田沥青质的沉积趋势,对哈法亚油田三种不同油藏原油进行四组分分离,利用胶体体系稳定性定量计算方法预测了沥青质的沉积趋势,并采用元素分析、红外光谱(FTIR)、凝胶渗透色谱(GPC)、核磁共振(1H-NMR)等分析手段对其沥青质分子结构进行了表征,探索了沥青质分子结构与沉积趋势的内在联系。研究结果表明：哈法亚油田原油沥青质有沉积的趋势,且样品A胶体不稳定指数较大,其沥青质较容易沉积。三种沥青质的结构参数存在差异,分子量、芳香度和芳香缩合度从样品A沥青质、样品B沥青质、样品C沥青质依次减少,而氢碳比(H/C比)依次增大。沥青质聚集体的稳定性与沥青质分子结构特征密切相关,H/C比值较低以及分子量、芳香度、芳香缩合度较高的样品A沥青质具有更大的稳定能,其沥青质沉淀的可能性也较大。     

彩色沥青老化性能的研究

研究了符合GB15180-94重交通道路沥青标准的彩色道路沥青的老化过程。结果表明:提出的两种老化动力学模型能够很好地描述两种彩色道路沥青的老化速率。彩色沥青老化后,沥青质含母增加,胶质、芳香酚、饱和酚含量减少。沥青胶体的原有平衡体系遭到破坏,导致沥青使用性能变坏。彩色沥青老化过程中,沥青胶体不稳定指数(Ie)对沥青老化条件很敏感,随老化温度的升高和老化时间的延长而增加;粘度随老化时间的延长近似呈指数关系增加,所以可以用胶体不稳定指数和老化指数来评价彩色沥青的老化性能。     

分子模拟技术在乳化沥青研究中的应用

利用分子模拟技术对乳化沥青的乳化和稳定机制进行研究。选用结构不同的基质沥青,基于改进的B-L法,构建三维无定型平均结构;利用分子模拟软件构建水/乳化剂/沥青体系进行分子动力学模拟;通过界面形成能、界面层厚度、扩散系数等参数研究沥青与乳化剂相互作用对油水界面性质的影响。结果表明:分子模拟技术能够有效表征乳化沥青乳化和稳定机制;随着乳化剂用量的增加,界面形成能增大、界面层厚度增加、分子扩散系数变小,乳化剂单层膜的稳定性增加,降低油水界面张力的能力增强;对于不同的沥青体系,具有高芳碳率、高环烷碳率、高芳香环缩合度、低烷基碳率的沥青与乳化剂的相互作用越强,界面形成能绝对值越大、界面层厚度越大、扩散系数越小,乳化剂降低沥青/水界面能量的能力越强。     

彩色沥青混合料紫外线老化影响因素的灰色关联分析

使用基质沥青制备空隙率分别为20%,23%,25%的大空隙母体马歇尔试件,并在母体表面涂上不同二氧化钛掺量改性的彩色乳化沥青.将颜色、空隙率、二氧化钛掺量和紫外线照射时间作为影响因素,将紫外线照射后试件的马歇尔稳定度作为评价指标,采用灰色关联分析理论,对彩色沥青混合料紫外线老化的影响因素进行研究.结果表明:空隙率越大,紫外线对彩色沥青混合料的老化影响越明显;二氧化钛能提高彩色沥青混合料抗紫外线老化性能,当二氧化钛掺量为3.0%时,彩色沥青混合料的抗紫外线老化性能最佳;4种影响因素按照重要程度排序为紫外线照射时间>二氧化钛掺量>空隙率>颜色,且灰色关联度均大于0.600,表明这4种因素均对彩色沥青混合料的抗紫外线老化性能有重要影响.     

复配抗紫外光老化剂对改善沥青光老化性能的影响

采用紫外光耐候实验箱加速老化系统模拟沥青自然环境下紫外光老化,通过对沥青光老化前后针入度、软化点和延度性能的测试以及FTIR（Fourier Transform Infrared）红外光谱检测,对比分析了复配抗紫外光老化剂对提高沥青抗紫外光老化性能的影响,并对其机理进行了分析,研究结果显示,在一定的老化环境下,添加抗紫外光老化剂的沥青试样老化后与基质沥青老化后相比,针入度增加,软化点减小,延度增加,其抗老化性能有显著提高;添加复配添加剂质量百分比为5％A＋1.5％B的沥青试样,三大性能指标变化百分比较大且羰基特征吸收峰减弱,改善沥青的抗光老化性能较好。     

霉菌生命活动对黄腐酸结构及生理活性的影响

为研究霉菌生长对腐植酸组分中黄腐酸分子的结构的影响，考察了经过霉菌生化作用的黄腐酸的化学组成和结构及其对植物生长的促进作用。结果表明，经过霉菌处理的黄腐酸的化学组成和结构都发生一系列变化：羧基含量减少，酚羟基含量增加，而烽醌基没有明显的变化，黄腐的Ｅ４／Ｅ６值下降。