公路交通科技  2024, Vol. 41 Issue (11): 24-32

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李许峰, 李晓娟, 成高立, 周敦宏.
LI Xu-feng, LI Xiao-juan, CHENG Gao-li, ZHOU Dun-hong
液态橡胶改性剂/SBS复合改性沥青的性能与微观机理
Performance and Microscopic Mechanism of Liquid Rubber Modifier/SBS Modified Asphalt
公路交通科技, 2024, 41(11): 24-32
Journal of Highway and Transportation Research and Denelopment, 2024, 41(11): 24-32
10.3969/j.issn.1002-0268.2024.11.003

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收稿日期: 2024-02-29
液态橡胶改性剂/SBS复合改性沥青的性能与微观机理
李许峰1 , 李晓娟2,3 , 成高立1 , 周敦宏3,4,5     
1. 陕西高速机械化工程有限公司, 陕西 西安 710038;
2. 陕西交控科技发展集团股份有限公司, 陕西 西安 710077;
3. 西安公路研究院有限公司, 陕西 西安 710065;
4. 西安华泽道路材料有限公司, 陕西 西安 710065;
5. 长安大学 公路学院, 陕西 西安 710064
摘要: 为研究液态橡胶改性剂/SBS复合改性沥青的作用机理, 制备了液态橡胶改性剂改性沥青(LRM/MA)和液态橡胶改性剂/SBS复合改性沥青(LRM/SBSMA)。采用针入度、软化点、延度及高温流变性能等宏观试验测试了改性沥青基本物理性能指标, 借助FTIR、扫描电镜、荧光显微镜和差示扫描量热法等微观技术研究分析其改性机理。基本物理性能研究结果表明: 与SK-90#基质沥青相比, LRM/MA和LRM/SBSMA的针入度分别降低了16.9%和18.4%, 软化点分别提升了21.1%和42.3%, 延度性能分别提高了54.7%和153.7%, 且高温稳定性显著提高。FTIR结果表明: SK-90#基质沥青、液态橡胶改性剂和SBS改性剂之间通过物理共混和微弱的化学反应形成了稳定的胶凝结构。扫描电镜结果表明: SBS改性剂促进了液态橡胶改性剂在SK-90#基质沥青中的吸附融合, 使得LRM/SBSMA改性效果更佳。荧光显微镜结果表明: SK-90#基质沥青呈现单一均质的连续相结构, LRM/MA呈现不均匀的连续结构, LRM/SBSMA呈现微相分离的空间网状结构。差示扫描量热法结果表明: SK-90#基质沥青经液态橡胶改性剂、液态橡胶改性剂/SBS复合改性后, 差示扫描量热曲线吸热峰面积减小, 温度敏感性降低, 高温稳定性得到有效提高。
关键词: 道路工程    性能评价    微观机理    高温性能    复合改性沥青    液态橡胶改性剂    
Performance and Microscopic Mechanism of Liquid Rubber Modifier/SBS Modified Asphalt
LI Xu-feng1, LI Xiao-juan2,3, CHENG Gao-li1, ZHOU Dun-hong3,4,5    
1. Shaanxi Expressway Mechanisation Engineering Co., Ltd., Xi'an, Shaanxi 710038, China;
2. Shaanxi Transportation Holding Group Technology Development Co., Ltd., Xi'an, Shaanxi 710077, China;
3. Xi'an Highway Research Institute Co., Ltd., Xi'an, Shaanxi 710065, China;
4. Xi'an Huaze Highway Material Co., Ltd., Xi'an, Shaanxi 710065, China;
5. School of Highway, Chang'an University, Xi'an, Shaanxi 710064, China
Abstract: To study the modification mechanism of liquid rubber modifier/SBS modified asphalt, the liquid rubber modifier modified asphalt (LRM/MA) and the liquid rubber modifier/SBS modified asphalt (LRM/SBSMA) were respectively prepared by using the self-made liquid rubber modifier. The basic physical performance indicators of modified asphalt were tested with the macroscopic tests, i.e., penetration, softening point, ductility, and elevated temperature rheological properties. The modification mechanism was analyzed by using micro technologies, i.e., FTIR, scanning electron microscopy, fluorescence microscopy, and differential scanning calorimetry. The study result of basic physical properties indicates that the penetrations of LRM/MA and LRM/SBSMA decrease by 16.9% and 18.4% compared with SK-90# matrix asphalt. Meanwhile, the softening points increase by 21.1% and 42.3%. The ductility performances increase by 54.7% and 153.7%. The elevated temperature stability is significantly improved. The FTIR result indicates that a stable cementitious structure is formed among SK-90# matrix asphalt, rubber modifier modified and SBS modifier through physical blending and weak chemical reaction. The scanning electron microscopy result indicates that the SBS modifier promotes the adsorption and fusion of liquid rubber modifier in SK-90# matrix asphalt, which makes LRM/SBSMA modification effect better. The fluorescence microscopy result indicates that SK-90# matrix asphalt presents a single homogeneous continuous phase structure. LRM/MA presents an inhomogeneous continuous structure, and LRM/SBSMA presents a spatial network structure with microphase separation. The differential scanning calorimetry result indicates that for SK-90# matrix asphalt, after being modified with liquid rubber modifier and LRM/SBS, the endothermic peak area of differential scanning calorimetry curve decreases, the temperature sensitivity decreases, and the elevated temperature stability is effectively improved.
Key words: road engineering    performance evaluation    microscopic mechanism    elevated temperature property    composite modified asphalt    liquid rubber modifier    
0 引言

废旧轮胎中的橡胶作为可回收利用的高分子材料,其资源化利用和无害化处置可以有效提高废旧轮胎的综合利用率[1-2],对解决“黑色污染”,实现“碳达峰”“碳中和”具有重大意义。目前,将废旧轮胎加工成的粉末或颗粒,作为一种有利于经济、环保的道路改性剂,可以显著改善沥青高低温性能、疲劳性能及降噪环保等性能,已成为资源集约型和环境友好型高性能沥青路面的理想材料。

近些年来,国内外使用单一废橡胶粉改性沥青存在高温存储稳定性差、易离析、质量不稳定等问题,成为其规模化推广应用的技术瓶颈。为解决该系列问题,越来越多的科研工作者开始探索废旧橡胶粉复合改性沥青的新途径。Aljarmouzi等[3]研究了橡胶粉/PE复合改性沥青的性能。Xiao等[4]研究发现常温粉碎法生产的废旧橡胶粉改性沥青的贮存模量大于冷冻粉碎法,其弹性更好。美国德克萨斯州交通局和Bahia等[5]研究成果表明,粒径小的废旧橡胶改性沥青的低温性能优于粒径大的废旧橡胶改性沥青。Duvall[6]研究发现废旧橡胶粉的溶胀时间与粒径的平方成正比,所以粒径小的废旧橡胶粉的溶胀效果和改性效果更显著。李晓娟等[7]将废旧轮胎胶粉制备了液态橡胶改性剂,并与基质沥青及其他改助性剂调配制得液体橡胶复合改性沥青。李莹等[8]将废旧橡胶粉/APAO改性剂按照一定比例复配后对基质沥青进行复合改性,研究了其高黏沥青的性能及微观相结构。Bahia等[9]和Collins等[10]采用荧光显微照相技术,观察到聚合物在沥青中的真实相态结构。Maccarrone等[11]通过荧光显微镜观察了具有不同相容性改性沥青的微观结构,建立微观结构与物理力学性质的关系,发现聚合物呈现出细的分布形态,沥青的相容性好。韦锡望等[12]研究了聚氨酯/胶粉复合改性剂对基质沥青流变性能的影响。刘勇等[13]利用荧光显微镜、红外光谱等微观技术对胶粉/SBS复合改性沥青的性能与机理进行了研究。周志刚等[14]借助傅里叶红外光谱(FTIR)和差示扫描量热法(DSR)对高黏改性沥青的改性机理进行分析。郭乃胜等[15]采用胶粉和高模量剂PR.M对基质沥青进行复配改性,并研究其流变及微观特性。Han等[16]采用化学接枝技术,使用十八烷基胺、胶粉和SBS进行改性,多维度对胶粉改性沥青性能进行了研究。

目前中国学者关于废旧橡胶粉改性沥青的研究多集中于性能研究,对其改性沥青改性机理的研究还相对较少,且还不够系统[3-12, 17-18]。因此,基于中国废旧轮胎产量巨大且逐年递增的基本状况,本研究将采用废旧橡胶粉制备改性沥青,既使得改性沥青的性能能够满足现有沥青路面的使用要求,又能使废旧轮胎实现“减量化、再利用、资源化”,起到绿色、环保作用,还能大大降低改性沥青的成本。本研究首先制备了液态橡胶改性剂(LRM),液态橡胶改性剂改性沥青(LRM/MA),液态橡胶改性剂/SBS复合改性沥青(LRM/SBSMA),并对其基本性能进行测试。在此基础上,借助傅里叶变换红外光(FTIR)试验、荧光显微镜试验、扫描电镜(SEM)分析、差示扫描量热(DSC)试验重点研究了液态橡胶改性剂和SBS改性剂对基质沥青的改性机理。本研究结果可以为废旧橡胶复合改性沥青的研究提供借鉴与启发,为该项技术的推广与应用提供技术支持。

1 试验材料与制备方法 1.1 试验材料

本试验基质沥青选用SK-90#基质沥青,其性能指标见表 1。SBS改性剂采用YH-791H,其性能指标见表 2。废轮胎胶粉粒径尺寸为60目,其主要成分为45%橡胶碳氢化合物,5.1%灰分,8.9%丙酮提取物。

表 1 SK-90#基质沥青性能指标 Tab. 1 Performance indicators of SK-90# matrix asphalt
试验项目 试验结果 测试方法
25 ℃针入度/(0.1 mm) 88 JTG E20 T0604—2011
软化点/℃ 48.3 JTG E20 T0606—2011
5 ℃延度/cm 9.5 JTG E20 T0605—2011
组成/% 沥青质 8.82 JTG E20 T0905—2011
饱和分 19.23
芳香分 44.75
胶质 23.93

表 2 YH-791H改性剂性能指标 Tab. 2 Performance indicators of YH-791H modifier
试验项目 试验结果 测试方法
熔融指数/(g·min―1) 6.1 GB/T 3682—2000
硬度/邵氏A 74 GB/T 2411—2008
断裂延伸率/% 700 GB/T 528—2009
拉伸强度/MPa 18 GB/T 528—2009
结合苯乙烯含量/% 30

1.2 制备方法 1.2.1 液态橡胶改性剂的制备

参考既有研究成果[7],液态橡胶改性剂制备工艺为:将61.3%废轮胎胶粉,2.6%裂解催化剂,30.0%酸化油及6.1%的SK-90#基质沥青加入橡胶高速塑化机组,在80 ℃条件下高速搅拌15 min,实现胶粉塑化;将塑化后胶粉混合物加入转速为150 rmp的双螺杆挤出机中挤出,挤出温度为290 ℃;冷却后即得到液态橡胶改性剂,其性能指标见表 3

表 3 液态橡胶改性剂性能指标 Tab. 3 Performance indicators of liquid rubber modifier
指标 测试值 参考值
门尼黏度 25 ≤85
交联密度/(×10―4 mol·cm―1) 0.9 ≤1.4
溶胶含量/% 31 ≥20
注:预热时间1 min,转动时间4 min,大转子试验温度100 ℃。(GBT 1232—1992, 《未硫化橡胶门尼粘度的测定》)

1.2.2 液态橡胶改性剂改性沥青的制备

首先,将SK-90#基质沥青加热至165 ℃,同时液态橡胶改性剂在165 ℃条件下低速均匀搅拌20 min;然后将20%液态橡胶改性剂加入SK-90#基质沥青中,在7 000 r/min高速剪切作用下发育30 min,即得液态橡胶改性剂改性沥青。

1.2.3 液态橡胶改性剂/SBS复合改性沥青的制备

试验方法参照1.2.2节,在液态橡胶改性剂改性沥青制备过程中将1%SBS与20%液态橡胶改性剂同时加入SK-90#基质沥青,并经高速剪切发育制得,温度及剪切参数均不变。

1.3 试验方法 1.3.1 基本物理指标

根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)中的试验要求,本研究测试了SK-90#基质沥青,LRM/MA,LRM/SBSMA的针入度、软化点和延度。通过聚合物改性沥青离析试验来评价改性沥青热储存稳定性,试验温度为163 ℃,储存时间为48 h,分别截取顶部和底部的各1/3试样检测其软化点,并求其差值。

高温流变性能测试采用Discovery HR-1型动态剪切流变仪,试验温度分别为46,52,58,64,70,76 ℃,荷载作用频率为10 rad/s。

1.3.2 微观机理测试仪器

FTIR试验采用日本生产的FIIR-8400S型傅立叶变换红外光谱仪,分辨率为4 cm―1,扫描32次,光谱扫描波数范围为4 000~400 cm―1;荧光显微镜观察试验采用LW300LFT落射式荧光显微镜,总放大倍数设置为400倍;扫描电镜观察试验采用德国生产的EVO MA10扫描电镜,放大倍数设置为200倍;DSC试验采用Diamond DSC差示扫描量热仪,试验中采用流量为50 mL/min的氮气保护,升温速率为10 K/min,试验温度范围为30~210 ℃。

2 结果与分析 2.1 基本物理指标分析 2.1.1 三大指标

SK-90#基质沥青,LRM/MA,LRM/SBSMA这3种沥青的25 ℃针入度、软化点、5 ℃延度如图 1所示。由图 1(a)可知,直接掺入液态橡胶改性剂后,LRM/MA针入度降幅达16.9%,而添加液态橡胶改性剂和SBS改性剂后,LRM/SBSMA针入度降幅达到18.4%,这表明改性剂对沥青黏结性能提升效果显著。由图 1(b)可知,液态橡胶改性剂和SBS改性剂加入SK-90#基质沥青后,对软化点提升幅度都高于20%,说明改性剂也可以提升沥青的高温抗车辙性能,且LRM/SBS复合改性剂对SK-90#基质沥青高温性能的提升明显优于液态橡胶改性剂。由图 1(c)可知,2种改性剂对于沥青5 ℃延度的性能提升幅度分别为54.7%和153.7%,尤其是LRM/SBS复合改性剂对SK-90#基质沥青5 ℃延度的提升高达2~3倍,这表明LRM/SBS复合改性剂对沥青低温性能的提升非常优异。

图 1 三大指标 Fig. 1 Three conventional physical properties

综上所述,以SK-90#基质沥青为基础,在基质沥青中添加液态橡胶改性剂和SBS改性剂后,改性沥青针入度下降,但下降幅度不大,而软化点升高,5 ℃延度大幅提升,这表明改性剂与沥青具有很好的相容性,全面提升了改性沥青的基本物理性能。

表 4可知,在48 h储存时间内,2种改性沥青的软化点差值均小于2.5 ℃,满足规范要求,LRM/MA软化点差值大于LRM/SBSMA。因此可知,SBS改性剂与LRM/MA形成的稳定体系增强了其热储存稳定性。

表 4 改性沥青热储存离析试验结果(单位:℃) Tab. 4 Test result of modified asphalt thermal storage segregation (unit: ℃)
沥青类型 软化点
上层 下层 差值
LRM/MA 57.5 59.9 2.4
LRM/SBSMA 67.2 69.1 1.9

2.1.2 高温流变性能

复数模量是评价沥青等黏弹性材料抵抗变形能力的一项重要指标,复数模量越大,沥青抵抗高温车辙能力越强[11]。相位角是施加应力与应变响应或施加应变与应力响应的时间滞后的度量,反映了材料黏性成分和弹性成分的比例,相位角越大,材料的响应越滞后,沥青黏性成分的比例就越大,沥青越接近于流体,高温性能越差[13]

因此,本研究采用动态剪切流变试验分别测试了SK-90#基质沥青、LRM/MA和LRM/SBS复合改性沥青的流变性能,其复数剪切模量、相位角随温度的变化规律如图 2所示。

图 2 三种沥青复数模量与相位角随温度的变化曲线 Fig. 2 Curves of complex modulus and phase angle of 3 kinds of asphalts varying with temperature

图 2(a)可知,3种沥青复数模量均随温度升高而降低,最终几乎趋于同一水平。尤其是高温下不同改性剂对SK-90#基质沥青的改善基本没有差异,这表明改性剂能够在一定程度上提高复合改性沥青抵抗变形的能力。而在相同温度下,LRM/MA和LRM/SBS复合改性沥青的复数模量均显著高于SK-90#基质沥青,这说明掺入的改性剂可以分散于沥青相中,从而改善基质沥青的劲度模量,增加其抗变形能力。然而,1%的SBS改性剂加入LRM/MA后,复数模量提升效果较小。

图 2(b)可知,SK-90#基质沥青和改性沥青的相位角均随温度的升高而增大,且改性沥青的相位角值显著低于SK-90#基质沥青,这是由于沥青材料的黏弹性质成分中的黏性成分随温温度升高而增加,弹性成分减少,从而使沥青材料相位角增大;当温度大于70°时,沥青材料相位角总体变化趋势不大,变化幅度保持在5 ℃以内。3种沥青相比,LRM/SBSMA的相位角较小,高温性能最好,其次是LRM/MA,SK-90#基质沥青高温性能最差,与沥青的三大指标测试结果一致。复合改性沥青的相位角明显低于基质沥青,这表明通过液态橡胶改性剂和SBS改性剂能够给复合改性沥青带来更多的弹性成分,有效提高了改性沥青的高温性能。

2.2 微观机理分析 2.2.1 FTIR试验

FTIR通常被用来研究沥青的改性机理[12],一般来说,吸收峰的位置反映了基团的类型,吸收峰的强度则反应了该基团的相对含量;因此,通过对比分析沥青改性前后的FTIR谱图,即可得到其官能团变化情况,从而推断出沥青与改性剂之间的反应机理。试验得到的SK-90#基质沥青,液态橡胶改性剂,LRM/MA,LRM/SBSMA的FTIR归一化处理后的谱图如图 3所示。

图 3 FITR试验结果 Fig. 3 FTIR test results

SK-90#基质沥青(见图 3(a))和液态橡胶改性剂(见图 3(b))中各基团的出峰位置和基团类型的对应关系为:(1)波数2 600~3 000 cm―1范围内的吸收峰是饱和烃及其衍生物中—C—H和—CH2—伸缩振动;(2)波数1 600 cm―1附近的吸收峰是芳香族化合物中C=C和C=O化学键伸缩振动吸收谱带;(3)波数1 300~1 500 cm―1之间的吸收峰是烷烃基团C—H面内弯曲振动吸收峰;(4)波数600~900 cm―1范围内的吸收峰是芳香族化合物=C—H基团面外弯曲振动。

对比图 3(a)图 3(b)可以得到SK-90#基质沥青中加入液态橡胶改性剂前后官能团和分子结构的变化。若液态橡胶改性剂和SK-90#基质沥青间只发生物理相互作用,则LRM/MA的红外光谱图中的吸收峰应为液态橡胶改性剂和SK-90#基质沥青吸收峰的几何叠加,且吸收峰的位置相同,但强度会有所变化。否则,将产生发生化学作用。

对比图 3(a)~(c)可知,LRM/MA的红外光谱吸光度曲线整体上类似于SK-90#基质沥青与液态橡胶改性剂红外光谱图形的叠加,即波数2 600~3 000 cm―1,波数1 600 cm―1附近和波数1 300~1 500 cm―1之间的吸收峰的位置及曲线整体的走势相差较小,但强度发生了明显的变化,尤其是在波数2 600~3 000 cm―1处强度变化明显。这说明在LRM/MA体系中,液态橡胶改性剂和SK-90#基质沥青仅为物理混合作用。而对比图 3(a)图 3(b)可知,SK-90#基质沥青和LRM红外光谱图在波数750 cm―1左右的吸收峰在LRM/MA中消失了,这说明LRM和SK-90#基质沥青二者之间,在以物理共混改性的同时,还存在化学反应[13],在宏观上表现为LRM/MA弹性增大,与2.1节基本物理性能指标分析结果一致,这也与其他学者研究的结论是一致的[7-9]

对比图 3(c)图 3(d)可知,LRM/MA和LRM/SBSMA的红外光谱吸收峰位置基本一致,且没有出现新的吸收峰,只是吸收峰的强度有所减弱。这表明该过程有化学键打开,在高温与高速剪切的作用下,沥青会与改性剂发生枝接反应。因此,当SBS改性剂加入到LRM/MA中后,SBS改性剂吸收了LRM/MA中的轻组分,充分溶胀后能够与LRM通过物理缠结和化学反应相互交联形成连续的网络结构,增进了LRM和SK-90#基质沥青之间的物理相容性,最终形成稳定的均相结构,从而使得红外光谱吸收峰强度降低。

2.2.2 荧光显微镜试验

荧光显微技术可以清楚地观察到聚合物改性剂在沥青中的分布状况,包括聚合物颗粒在沥青中的大小、形状、均匀性及改性剂与沥青的微相形态分布等[15]。SK-90#基质沥青,LRM/MA,LRM/SBSMA这3种不同沥青的荧光扫描电镜图片如图 4所示。

由图 4(a)可知,SK-90#基质沥青的表面光滑,表现出连续且均质的微观结构图像。当液态橡胶改性剂均匀地分散在SK-90#基质沥青中后,如图 4(b)所示,LRM/MA表面仍有一些集聚的暗色斑点,这表明即使在较高温度和较长时间的剪切作用下,液态橡胶改性剂也不能完全与SK-90#基质沥青相容。其主要原因可能是,液态橡胶改性剂吸收沥青中的轻质组分发生溶胀时,大多数液态橡胶改性剂的主链伸展完全,而少部分液态橡胶分子主链缠绕程度较大或者脱硫程度不够或者溶胀不充分,呈现出集聚、缠绕或团聚,最终形成暗色斑点。

由图 4(c)可知,当SBS改性剂加入LRM/MA中后,LRM/SBSMA表面出现均匀的“海岛”形态,呈现出微相分离结构。这说明LRM/SBS复改性沥青处于完全共混状态,沥青颗粒和改性剂分子填充于相互连接的溶凝胶结构体系,使得基质沥青的性能得到显著改善。因此,LRM/SBS复合物对基质沥青的改性效果优于液态橡胶改性剂改性沥青。

2.2.3 扫描电镜试验

扫描电镜试验可以反映试样成分衬度以了解样品不同成分的分布状态。因此,采用扫描电镜可以对改性沥青中聚合物改性剂的微观形貌及溶胀特性进行分析[14]。对SK-90#基质沥青,LRM/MA,LRM/SBS复合改性沥青进行扫描电镜试验,试验结果如图 5所示。

图 5 三种沥青的扫描电镜试验结果 Fig. 5 SEM test results of 3 kinds of asphalts

图 5(a)可知,SK-90#基质沥青表面整体上非常光滑,呈现出均一的单向连续结构,但也有少量点状微相容颗粒。当SK-90#基质沥青掺入一定量的液态橡胶改性剂后(见图 5(b)),经高温高速剪切,LRM/SK-90#基质沥青共混物表面粗糙,并出现了褶皱和微缝隙。其可能原因是,液态橡胶改性剂溶胀不充分,反应不均匀造成的,呈现出典型的热力学不相容结构形态。

图 5(c)中,LRM/SBS复合改性沥青表面除了粗糙外,还存在SBS丝状物,这说明LRM/SK-90#基质沥青/SBS共混物在高速剪切机的粉碎与搅拌作用下,微观尺寸变小,更加均匀;高温下SK-90#基质沥青/LRM混合后,再加入SBS并充分搅拌使得液态橡胶改性剂与SBS改性剂进一步发生部分溶解和溶胀,体积迅速膨胀,增加了共混物之间的相容性,使二者均匀地分散于沥青中,相界面更加模糊,“褶皱”和微缝隙减少。这与Maccarrone等[11]所认为的橡胶分布在沥青中的理想状态是细分布而不是完全相容,即处于微观不相容而宏观均匀状态,改性剂粒子细而均匀地分布于沥青中,形成了较为稳定的网状结构。这种结构在一定程度上提高了高温储存离析稳定性,宏观表现为改性沥青的黏度、延度和PG高温分级等随之明显增大,低温抗裂性和高温稳定性等均有所提高,与2.1节中三大指标及流变性指标变化趋势一致。

2.2.4 DSC试验

通过测量参照物和试样的功率差与温度的关系,DSC试验可以准确地测量试样在升温过程中吸收与放出的热量[19-21]。试验得到的SK-90#基质沥青,LRM/MA,LRM/SBSMA这3种沥青的DSC曲线,如图 6所示。

图 6 三种沥青的DSC曲线 Fig. 6 DSC curves of 3 kinds of asphalts

图 6可知,DSC试验温度小于80 ℃或大于130 ℃时,SK-90#基质沥青,LRM/MA和LRM/SBSMA的DSC曲线均未出现明显的吸收峰,这说明在此温度范围内,3种沥青的力学状态并没有发生转变。而3种沥青在80~130 ℃时均出现了明显的吸热峰,这说明在此温度范围内继续吸热发生了相态转变,造成了吸热量增大。

此外,相比SK-90#基质沥青而言,LRM/SBSMA和LRM/MA的DSC曲线均位于其下方,偏离纵坐标的位移更小,这说明改性剂的掺入可有效提高改性沥青的高温热稳定性。从DSC曲线来看,3种沥青的高温热稳定性依次为LRM/SBSMA,LRM/MA,SK-90#基质沥青。

3 结论

本研究选用SK-90#基质沥青,LRM/MA和LRM/SBSMA,通过试验对3种沥青的基本物理指标和微观机理进行了分析研究,主要结论如下:

(1) LRM/MA和LRM/SBSMA复合改性沥青的三大指标及高温流变性能较SK-90#基质沥青有显著的提升。

(2) LRM和SBS改性剂均可通过物理混合与化学反应协同改善SK-90#基质沥青的三大指标和高温流变性能。

(3) SEM微观形貌结果表明,SK-90#基质沥青呈现单向连续结构,LRM/MA呈现非均质连续结构,LRM/SBSMA呈现微相分离的空间网状结构。

(4) DSC试验表明,3种沥青的高温热稳定性依次为LRM/SBSMA,LRM/MA,SK-90#基质沥青。

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