SBS改性沥青老化性能研究开题报告

1.1研究背景

在过去的十几年中，随着经济的快速增长，我国公路建设取得了长足发展，自1988年沈大高速公路建成通车以来，中国的公路事业进入了以建设高速公路、一级公路等高等级公路为主的新时代。在建成的高速公路中，绝大部分是沥青路面。目前，我国高等级柔性路面面层材料广泛使用SBS改性沥青混合料，而其中SBS改性剂掺量SBS改性沥青的基本性能及其混合料的路用性能有很大影响。一般认为，聚合物改性剂属于大分子物质，改性沥青的路用性能改善效果明显，这也成为改性沥青得到越来越多应用的主要原因。但是，以上的看法大多是基于未老化的SBS改性沥青试验结果所得到的评价。另外，从实践应用上来讲，SBS改性沥青从生产到使用，必然经过施工和应用阶段，这两阶段中各种因素的作用使改性沥青发生编发，并最终体现为改性沥青路用性能，因此改性沥青老化后的性质更重要。

1.2研究目的及意义

在环境作用下沥青易产生静态硬化和氧化硬化，使沥青的流变特性发生改变，而严重影响沥青路面的耐久性，这就是沥青的老化。本课题基于实验室自制SBS改性沥青，对其开展老化性能进行试验，并针对老化前后的SBS沥青混合料的感温性开展高温稳定性（车辙试验）及低温抗裂性试验（小梁弯曲试验），对经老化试验后的抽提沥青进行仪器检测，检测其中SBS剩余含量，分析SBS沥青的老化机理。试验结果对SBS改性沥青在道路工程中的应用具有重要的参考意义。

2.1主要研究内容

随着SBS改性沥青在道路工程上的应用，SBS改性沥青的性能对道路工程质量有着巨大的影响。SBS改性沥青在室外环境中会因为日照、空气湿度、轮碾压力而产生老化，影响其路用性能。在此背景下，研究SBS改性沥青的老化性能对道路工程的施工有重要影响。试验内容如下：

（1）SBS改性沥青的实验室制备：通过高速剪切法，按预先设计的比例在实验室进行SBS改性沥青的制备，并保温养护作为之后各项试验的原材料。

（2）SBS改性沥青的老化试验：通过旋转薄膜法，对实验室制备好的SBS改性沥青进行老化试验。

（3）SBS改性沥青老化前后的三大指标试验：将老化前后的SBS改性沥青分别进行三大指标（针入度、延度、软化点）试验。三大指标是衡量沥青基本性能的制备。

（4）SBS改性沥青老化前后的旋转黏度试验：作为衡量沥青性能的基础指标，旋转黏度试验是必不可少的一个试验。将老化前后的SBS改性沥青分别进行旋转黏度试验并进行对比。

（5）SBS改性沥青混合料的研究：车辙试验和小梁弯曲试验分别研究了沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性，需要对老化前后的SBS改性沥青分别进行试验。

（6）沥青的抽提和红外分析：对于老化性能的研究，我们需要将老化前后的SBS改性沥青进行抽提及红外分析，分析其剩余含量。

2.2预期目标

（1）根据以上对SBS改性沥青老化前后的试验，对SBS改性沥青的老化机理进行分析。

（2）根据以上试验所得的结果，分析SBS改性沥青老化前后的性能差异，对路用性能的影响。

通过对老化前后的SBS改性沥青的性能测试，可以分析SBS改性沥青的老化性能及老化机理，这是对SBS改性沥青在实际路面道路工程的应用具有重要的意义。

3.1SBS改性沥青的实验室制备

调整剪切法：将装有1kg沥青的不锈钢杯放入烘箱中约30min，直至沥青熔化呈液体状。取出后放置在电炉上，垫上石棉网加热。把高速剪切机的转头插入沥青中，距离杯底约1cm，在加热过程中，不断用玻璃棒搅拌，去掉沥青中的水分，并防止有空气混入。当温度打到指定的温度时，将事先称量好的SBS加到沥青中，选择转速，设定剪切时间，开动高速剪切仪进行剪切。该实验设定剪切时间20min，剪切温度185℃，转速7000rap/min。

3.2SBS改性沥青老化试验（旋转薄膜法）

沥青旋转薄膜加热试验简称RTFOT。试验所采用的仪器有旋转薄膜烘箱、盛样瓶（内径59.2mm），温度计及天平。试验方法为：在每个盛样瓶内注入350.5gSBS改性沥青，置于烘箱环形架中的各个瓶位中，并以15r/min的速度在垂直方向上移动。同时以流速为4000mL/min的热空气喷入转动着的盛样瓶中的试样中，持续85min，烘箱温度保持在163℃。到达时间后，取出盛样瓶，待冷却后测定质量损失以及老化后残留物的各项指标。

3.3SBS改性沥青的三大指标试验

（1）针入度：本方法适用于测定道路石油沥青，聚合物改性沥青的针入度，以0.1mm计。其标准试验条件为温度25℃，荷重100g，贯入时间5S。本试验主要仪器为：针入度仪，标准针，盛样皿，平底玻璃皿，温度计等。操作方法按GBT0604-2011。

（2）延度：本方法适用于测定道路石油沥青、聚合物改性沥青的延度，通常采用的试验温度为25℃，拉伸速率为5cm/min0.25cm/min。本实验的主要仪器为：延度仪、试模、恒温水槽温度计、甘油滑石粉隔离剂等。操作方法按GBT0605-2011。

（3）软化点：本试验适用于测定道路石油沥青、聚合物改性沥青的软化点。主要仪器为：软化点试验仪、钢球、试样环、钢球定位环、耐热玻璃烧杯等。操作方法按GBT4507-2014。

3.4SBS改性沥青的旋转黏度试验

本方法使用于采用布洛克菲尔德黏度计法（Brookfield，简称布氏黏度计）旋转法测定道路沥青在45℃以上的温度范围内的表现黏度的，以（pas）计。本方法主要仪器为布氏黏度计。操作按GBT0625-2011。

3.5SBS改性沥青混合料的车辙试验

本试验适用于测定沥青混合料的高温抗车辙能力，供沥青混合料配合比设计时的高温稳定性检验使用，也用于现场沥青混合料的高温稳定性检验。本方法使用与按T0703用轮碾成型机碾压成型的长300mm、宽300mm、厚50-100mm的板块状试件。本试验主要仪器为车辙试验机。操作按GBT0719-2011。

3.6SBS改性沥青混合料的小梁弯曲试验

本方法使用于测定热拌沥青混合料在规定温度和加载速率时弯曲破坏的力学性质，本试验旨在研究沥青混合试件的低温抗折能力。本方法适用于轮碾成型后切制的长250mm2.0mm、宽30mm2.0mm、高35mm2.0mm的棱柱体小梁，其跨径为200mm0.5mm。试验所采用的棱柱体小梁可为车辙板切割制成。

本实验主要仪器为万能材料试验机或压力机、跨中位移测定装置、数据采集系统或者X-Y记录仪、恒温水槽。操作按GBT0715-2011。

3.7沥青的抽提及红外分析

（1）沥青的抽提

1.1仪器及材料

回流式抽提仪、滤纸筒、天平、溶剂、碳酸铵饱和溶液。

1.2方法与步骤

1.2.1称取沥青混合料试样，准确至1g

1.2.2开放水伐，使冷水流入冷凝器，充满后不断由排水伐流出。

1.2.3接通电路，加热溶剂溶洗混合料。反复溶洗混合料，至试样中的沥青被溶解洗净为止。这一过程一般需要8h～10h。

1.2.4抽提结束将装有矿料的滤纸筒置干净的金属盘中，并置烘箱中（105℃5℃）内烘至恒重，一般需4h。

1.2.5分别称取烘干的矿料质量（m2）。及带矿粉的滤纸筒、脱脂棉质量（m3）。

1.2.6测定抽提溶液重矿粉质量：

1)抽提后的溶液搅动后倒入量筒中，并用少量的溶剂摇洗抽提筒数次，清洗的溶液一并倒入量筒中，记

录量筒内抽提液的体积（V1），准确至ml。

2)摇匀量筒内抽提液后，约取10ml溶液倒入一已称重的磁蒸发皿（m4）中，并记录用于量测部分的抽提溶液的体积（V2）。

3)蒸发皿移置电热板或砂浴上适当加热，使溶剂蒸发、干燥。

4)蒸发皿移置高温炉内加热至暗红色（500℃～600℃）后冷却至室温。

5)按每1g残余物约5ml的比例向蒸发皿内注入饱和碳酸铵溶液，在室温下浸1h，然后置烘箱中烘干。

6)将恒重的蒸发皿置干燥器中冷却后称其质量（m5），作为矿粉的一部分。

（2）红外分析试验

2.1原材料及主要设备：配制好的SBS改性沥青，红外分析仪，夹片

2.2试验步骤：

将配置好的沥青放入烘箱中软化约30min，称取软化好的沥青1g，然后称取20g二硫化碳溶液，将二硫化碳溶液倒入事先称取好的沥青中形成沥青溶液。在夹片上滴上1至2滴配制好的沥青溶液，摇匀烘干，盖上另一片夹片，并将两块夹片放入红外仪中圆环内，将圆环拧紧并放入红外仪中进行扫描。扫描样本之前需要进行一次空白试验，即扫描空气的红外分析图谱，剔除可能影响。

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1、第一阶段（第1~3周）：3月2日~3月22日

文献检索，论文开题，写出开题报告；

2、第二阶段（第4~9周）：3月23日~5月3日

第四周进行SBS改性沥青的制备

第五周进行SBS改性沥青的旋转薄膜老化试验

第六周进行老化前后SBS改性沥青的三大指标试验

第七周进行SBS改性沥青旋转黏度试验

第八周进行SBS改性沥青流变性能试验

第九周进行SBS改性沥青小梁弯曲试验

3、第三阶段（第10~13周）：5月4日~5月31日

论文研究，提交论文初稿；

4、第四阶段（第14周）：6月1日~6月7日

论文修改，提交论文终稿；

5、第五阶段（第15周）：6月8日~6月14日

答辩报告准备（PPT形式）；

6、第六阶段（第16周）：6月15日~6月19日

论文答辩。