考虑老化影响的岩沥青复合改性沥青流变特性及微观机制

王淋¹，郭乃胜¹，温彦凯¹，谭忆秋²，尤占平³

1. 大连海事大学交通运输工程学院2. 哈尔滨工业大学交通科学与工程学院3. 密歇根理工大学土木与环境工程系

摘 要：为研究考虑老化影响的岩沥青复合改性沥青的流变特性及微观机制,采用动态剪切流变仪（DSR）的频率扫描试验和时间扫描试验,对不同老化状态的岩沥青/SBS复合改性沥青（R/SMA）、岩沥青/胶粉复合改性沥青（R/CMA）、岩沥青改性沥青（RAMA）和SBS改性沥青（SBSMA）进行了粘弹特征和疲劳性能分析;采用荧光显微镜（FM）和傅里叶红外光谱仪（FTIR）对改性沥青的微观相态结构、改性共混机理以及老化机理进行了研究。研究结果表明:R/CMA具有较好的高温抗剪切变形能力;在热氧和压力老化作用下,添加5%岩沥青和2%SBS的R/SMA具有更低的频率敏感性和更好的体系兼容性,高岩沥青掺量的R/CMA具有更差的结构稳定性和体系兼容性。短期老化后,本研究的复合改性沥青普遍具有较好的抗疲劳性能;长期老化显著提高了SBSMA和RAMA的抗疲劳性能;不同老化状态下,添加5%岩沥青和18%胶粉的R/CMA均具有较优的疲劳性能。基于荧光显微试验可知,添加5%岩沥青和2%SBS的R/SMA表面平坦且光滑,在保证SBS三维连续网状结构的前提下,5%岩沥青颗粒的加入提高了空间网状结构的稳定性,从而提高了SBS的抗剪切变形能力; R/CMA表面存在凹槽和凸起,离散状态的球状岩沥青颗粒和不规则线状/网状结构的胶粉颗粒以相互独立的形态存在于沥青中,其中添加5%岩沥青和18%胶粉的R/CMA局部网络结构最显著。基于FTIR试验可知,R/SMA是一种以物理改性为主的共混体系,是物理结合并继承SBSMA与RAMA的性能特点; R/CMA是一种以物理改性为主、化学改性为辅的物-化改性共混体系;综合功能指标和老化指标分析可知,胶粉改性剂较SBS改性剂具有更强的羰基类和亚砜类化合物形成的抑制作用,即添加5%岩沥青和18%胶粉的R/CMA较添加5%岩沥青和2%SBS的R/SMA具有更好的抗老化性能。

关键词：动态剪切流变仪;岩沥青复合改性沥青;疲劳特性;微观机理;功能指标;