再生剂在老化沥青中扩散及再生效果研究

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为响应国家绿色、环保、智能建设号召,沥青混合料回收料(RAP)逐年增多,但RAP再利用掺量低、再生效果差仍是目前面临最严峻的挑战。RAP在回收利用过程中性能恢复的好坏,在拌和过程中再生剂与旧沥青间的混溶程度起着至关重要的作用,因此,为了有效提高RAP材料的回收利用率,本文对不同条件下再生剂在老化沥青中的扩散规律及再生效果展开研究,为厂拌热再生中RAP的回收利用提供理论依据。其主要研究内容如下:首先,采用示踪剂端羧液态丁腈橡胶(CTBN)和热塑性丁苯橡胶(SBS)两种物质标记再生剂,利用采傅立叶红外光谱仪(FTIR)及荧光显微镜(FM)两种测试方法,根据其特征峰峰高和荧光强度的变化对CTBN和SBS两种示踪剂的适用性及掺量展开研究,发现CTBN和SBS能够作为示踪剂标记再生剂进行扩散试验,且CTBN和SBS掺量为10%和3%示踪效果较好。再者,采用傅立叶红外光谱仪(FTIR)和荧光显微镜(FM)分别对以CTBN和SBS两种示踪剂标记的再生剂在不同扩散条件下在老化沥青中的扩散规律进行分析,并基于Fick扩散定律和复合材料理论对试验室内的数据进行拟合,采用扩散系数对再生剂在老化沥青中的扩散规律进行评价,研究结果表明结果发现:扩散时间越长、温度越高,再生剂在老化沥青中扩散效果越好,然而,沥青老化程度越大,对再生剂阻碍作用力越大,再生剂扩散能力减弱。然后,采用三大指标试验、旋转黏度试对不同再生剂掺量下再生沥青的常规性能变化进行分析;采用傅立叶红外光谱对再生沥青及不同程度老化沥青的化学组分变化进行分析。试验结果表明:随着再生剂掺量的增加,再生沥青针入度、延度、非对称性脂肪族和芳香族官能团指数逐渐增大,软化点、黏度、羰基和亚砜基官能团指数逐渐减少;随着沥青老化程度的增大,沥青发生氧化、脱氢及聚合等化学反应,在1075cm.1和1031cm-1处出现了脂肪族羧酸C=O伸缩振动峰和亚砜基S=O,且老化程度越大,羰基和亚砜基官能团的峰值越大。最后,采用动态剪切流变仪对不同再生剂掺量下再生沥青的高温流变性能进行研究;采用弯曲梁流变仪,基于Burgers模型,利用拟合参数λ、m(t)/s(t)筹和JC对再生沥青的低温流变特性进行分析,结果发现:随着再生剂掺量的增加,复数剪切模量G*逐渐减小,相位角逐渐增大,沥青的高温性能和疲劳性能得到改善;并且发现再生剂的掺量越多,沥青柔韧性变好,沥青的低温性能越好。
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