应用红外光谱分析法解析硅藻土改性沥青老化机理

红外光谱图与物质的结构有着十分严格的对应关系,可用于研究沥青在使用过程中的化学组成变化。通过对基质沥青、老化沥青和硅藻土改性老化沥青的红外光谱对比分析,解析了沥青的老化机理和硅藻土对沥青老化的抑制作用。     

回收沥青混合料中木质素纤维老化性能试验研究

采用纤维和纤维沥青胶浆常规性能试验评价了木质素纤维老化对吸附稳定沥青的影响,并以扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)分析了新纤维、短期老化纤维和长期老化纤维的微观形貌和官能团组成,从宏观和微观解释了回收沥青混合料(RAP)中纤维的老化过程和老化机理,并基于Einstein混合率理论给出了纤维补强措施。试验结果表明:纤维老化主要发生在长期使用过程中,老化纤维吸附稳定沥青的能力降低,灰分含量增加;SEM微观形貌分析发现纤维的长径比随老化时间的延长而减小,老化纤维与沥青的增黏因子下降;红外光谱显示纤维老化后分子结构中谛合态的醇和酚羟基特征峰消失,出现了醌类、酯类物质的特征峰,纤维老化主要发生了氧化反应;添加少量新纤维可有效改善再生沥青混合料的水稳定性和低温抗裂性能,建议在就地热再生室内配合比设计时添加一定量新木质素纤维。     

生物质重油再生沥青的性能及其再生机理

为实现老化沥青的循环利用,寻求切实可行的老化沥青再生技术,本研究基于生物沥青再生方法,通过向老化沥青中填加生物质重油,从而实现老化沥青的再生利用。采用布氏粘度、动态剪切流变仪DSR、BBR等对再生沥青的流变性能进行测试,同时结合凝胶渗透色谱(GPC)和红外光谱(FTIR)的微观表征手段对其再生机理进行研究。结果表明,生物质重油可显著改善再生沥青的流变性能,使老化后的沥青恢复至初始未老化状态,生物质重油的加入降低了老化沥青中的大分子(LMS)含量,老化沥青的再生过程主要以物理反应为主。     

基于纳米力学和官能团的沥青老化微观机理

采用原子力显微镜(Atomic Force Microscopy,AFM)技术来探索沥青老化规律,同时与传统的研究沥青老化方法傅里叶变换红外光谱(Fourier Transform infrared spectroscopy,FTIR)的研究结果进行比较。分别测试了基质沥青和SBS改性沥青在原状(未老化)、RTFO老化后和PAV老化后的微观力学特性及其官能团化学特性。结果表明,沥青的老化程度越高,"蜂状结构"发育越好,平均面积和最大面积越大。沥青试样内至少存在3个不同的微区具有不同的黏附力,其中"蜂状结构"相黏附力最低。老化影响沥青的纳米力学性能,提高沥青黏附力大小分布的均匀性,不同老化程度的SBS改性沥青的黏附力均大于基质沥青。老化引起沥青羰基和亚砜基等含氧官能团含量增加,丁二烯基含量减小。沥青老化后微观力学的变化与官能团的变化有良好关系。     

路用沥青红外光谱技术国内研究现状综述

近红外光谱主要反映C-H、O-H、N-H、S-H等有机化合物和混合物的化学键信息,沥青作为典型的有机混合物,用红外光谱可以直接对其组成结构进行定性和定量分析。近年来,红外光谱技术在路用沥青中的应用日益广泛,主要包括:沥青真伪鉴别、SBS改性沥青中SBS含量检测和沥青老化及再生机理分析三种,文章系统梳理了这三种技术的研究现状,可为红外光谱技术在路用沥青检测中的应用提供参考。     

废胶粉改性 RT FO T老化沥青机理的红外光谱

应用现代 FTIR红外光谱分析测试手段和 RTFOT沥青旋转薄膜加热老化方法,对分别掺入10％、20％、30％等三个比例的废旧轮胎胶粉的老化沥青进行实验,实验发现加入胶粉后的老化沥青官能团吸收峰均发生了不同程度的改变,在掺入量为20％左右时老化沥青性能的改善情况最佳,最为接近原样沥青。     

温拌橡胶沥青的老化特征与红外光谱分析

为了研究温拌橡胶沥青的老化特征与规律,从宏观性能指标和红外光谱分析两方面分别对Evotherm DAT和Sasobit温拌橡胶沥青的模拟老化过程进行了研究,并与原样橡胶沥青做对比。结果表明:Evotherm DAT温拌橡胶沥青在163℃的老化趋势与原样橡胶沥青没有明显不同,Sasobit温拌橡胶沥青结合料在各段老化段的低温劲度和抗疲劳性较原样橡胶沥青和DAT温拌橡胶沥青差,在高温稳定性、降黏效果上明显优于原样橡胶沥青和DAT温拌橡胶沥青;在红外光谱分析中,Sasobit温拌橡胶沥青较原样橡胶沥青耐老化,而Evotherm DAT温拌橡胶沥青的老化不宜用红外光谱测定分析。     

生物改性沥青老化过程中的流变性能研究

为探究基于动物排泄物的生物结合料对石油沥青老化过程中流变性能的影响,采用无氧环境下高温加压的热处理方法(380℃、10.3 MPa)从猪粪中提炼生物质重油,并制备生物沥青共混物,通过布氏旋转粘度(RV)试验、动态剪切流变(DSR)试验及弯曲梁流变(BBR)试验进行不同老化条件下的流变性能综合评价,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)技术,对比分析了生物改性前后沥青老化过程中的化学组分变化。结果表明:老化前后的生物改性沥青的粘度均低于其对应石油沥青;各老化条件下,生物改性后的沥青相位角δ和复数剪切模量G*均减小,表明生物重油可提高沥青结合料的弹性,而降低其刚性;生物结合料能有效提高沥青的抗温缩开裂性能;此外,掺入生物结合料后沥青的化学组分并无明显变化,但其抗老化性能有所增强。     

广东华路交通科技有限公司沥青指纹识别快速检测技术

<正>一、技术原理每种沥青都有其特殊的分子和结构组成,对应了独有的指纹图谱。傅里叶变换红外(FTIR)光谱可以对沥青的指纹图谱进行识别,判断其结构组成、添加剂(SBS、SBR)的掺量、纯洁度、老化程度等,是当前用于沥青定量、定性分析最先进的技术。二、技术优势与特点检测速度快,每个样只需要60秒;专业性强,拥有广东省历年、各种品牌沥青的数据库;分析准确,拥有先进的Resolutions Pro等智能分析软件;     

生物油再生沥青胶结料路用性能分析

为研究生物油再生沥青胶结料的路用性能，分析比较了基质沥青与生物油再生沥青胶结料的流变性质与化学特性。首先通过三大指标与黏度测试确定生物油在老化沥青中的最佳掺量；之后重点分析最佳生物油掺量下再生沥青与基质沥青的高温与疲劳性能，高温性能通过多应力蠕变回复试验（MSCR）测试，疲劳性能通过DSR时间扫描测试；最后利用红外光谱（FTIR）和凝胶渗透色谱（GPC）测试分析2种沥青的化学特性。研究结果表明：10%生物油可恢复老化沥青针入度与延度至基质沥青水平；基质沥青与10%生物油再生沥青的PG分级分别为PG64-16与PG70-16；MSCR结果表明再生沥青相比基质沥青具有较好的高温性能；N_f50指标表明再生沥青的抗疲劳性能较基质沥青胶结料更好，因为2种沥青模量相近，再生沥青的弹性组分含量更高；FTIR结果表明生物油稀释了老化沥青中高极性的亚砜基；GPC结果表明生物油降低了老化沥青中的大分子和小分子含量，改善了老化沥青分子量分散度。生物油改善了老化沥青的路用性能和化学特性，是一种较有潜力的沥青再生剂。     

模拟自然老化条件的沥青老化机理红外光谱分析

为了研究沥青在自然环境下的老化反应,研发了环境温度箱,模拟了光、热、氧及水共同作用对沥青的老化,运用了红外光谱分析法研究了基质沥青、SBS 改性沥青及 PPA 改性沥青在不同老化时间后的分子结构组分变化,并利用羰基指数对沥青的老化程度评价。研究结果发现与基质沥青相比,丁二烯-苯乙烯共聚物 SBS 改性沥青和多聚磷酸 PPA改性沥青具有较高的抗老化分解。     

基于热分析与低温光谱的沥青热可逆老化机理

为了研究沥青胶结料在恒定低温储存过程中产生的热可逆老化机理,运用调制式差示扫描量热分析(MDSC)和低温红外光谱(LT-FTIR)技术对沥青胶结料热信号与红外光谱的热历史依赖性进行了试验分析,以确定2种不同分子量的线性饱和链烃(C₂₀H₄₂和C₃₂H₆₆)对热可逆老化的贡献。研究结果表明:沥青恒定低温硬化并非所有沥青的固有特性,存在不受恒定低温热历史影响的沥青胶结料;低分子量的饱和长链烷烃(石蜡)因其与沥青具有较好的相容性,会通过扩散的方式随着恒定低温时间的延长逐渐从沥青基体中析出,从而导致沥青的恒温硬化现象;由于高分子量的饱和长链烷烃与研究采用的沥青在相同条件下相容性差,其石蜡与沥青的二相分离结构并没有随着恒定低温时间的延长产生明显的变化。与热分析相比,低温红外光谱技术可在较低的降温速率下直接用于测试固态沥青中的石蜡分子单元而不会产生热滞后效应。石蜡的结晶会导致红外光谱在735~715 cm^-1处形成吸收峰,且吸收峰信号随温度降低而增强。沥青中的石蜡初期(0~8 h)析出较快,随着时间延长,析出速率放缓,持续时间可长达72 h。通过试验的直接观测,确定了沥青中低分子量石蜡的持续析出或沉淀是导致所用胶结料热可逆老化的根本原因。     

沥青指纹识别快速检测技术

<正>一、技术原理每种沥育都有其特殊的分子和结构组成,对应了独有的指纹图谱·傅里叶变换红外(FTIR)光谱可以对沥青的指纹图谱进行识别,判断其结构组成、添加剂(SBS、SBR)的掺量、纯洁度、老化程度等,是当前用于沥青定量、定性分析最先进的技术。二、技术优势与特点检测速度快,每个样只需要60秒;专业性强,拥有广东省历年、各种品牌沥青的数据库;分析准确,拥有先进的Resolutions Pro等智能分析软件;检测精度高,能够准确识别老化时间相差1个小时的沥青质量差异;成本低、便携、简单易用。     

基于微观角度的沥青老化过程流变性能研究

为探究沥青老化对沥青流变性能的影响,通过室内模拟试验对沥青进行老化,利用动态剪切流变(DSR)试验对老化前后沥青的流变性能变化进行分析,借助傅里叶红外光谱仪(FTIR)与原子力显微镜(AFM)分别观测沥青原样与老化后沥青内部特征官能团和微观形貌的变化规律,从沥青内部微观角度分析老化作用对流变性能的影响。试验结果表明:老化后沥青的相位角减小,复数模量和车辙因子增大,内部生成了一系列含氧特征官能团,如羧基、亚砜基、醛基等,微观形貌中的"蜂"形结构数量增多,面积增大;老化过程中沥青流变性能与内部化学组成、微观形貌结构变化密切相关,沥青的内部化学组分与微观形貌结构的变化对沥青流变性能变化起决定性作用。     

橡胶沥青老化机理研究

为了探究橡胶沥青老化的内在机理,采用四组分分析试验和红外光谱,分析了两种基质沥青和两种橡胶沥青原样、RTFO后残留物和PAV后残留物的化学组分和微观结构组成的变化。试验结果表明,橡胶沥青老化后,沥青质的含量增加,胶质、芳香分和饱和分的含量减小。橡胶沥青的老化由基质沥青老化和废胶粉的老化降解两部分组成。基质沥青老化的产物有亚砜、羟酸、酮和酸酐。废胶粉老化裂解后有胺类物质产生。     

基于固相萃取法结合顶空GC-MS技术的沥青老化机理研究

沥青老化是影响沥青路面使用寿命的重要因素之一，探究沥青的老化机理对于老化沥青再生和沥青材料的循环利用至关重要。当前中国对于沥青老化机理的研究主要集中于化学组分变迁和物理性能变化的阐述方面，对于老化沥青化学成分变化的研究较少。开发了一种沥青四组分分离方法-固相萃取法，其中软沥青和沥青质的分离借助了超声、高速离心和氮吹浓缩的方法，软沥青中的三组分分离则使用商品化的固相萃取柱进行分离，利用不同极性的溶剂对饱和分、芳香分和胶质进行依次洗脱分离，分离后的组分溶液经浓缩干燥后进行含量变化分析。组分含量分析结果表明，老化沥青的饱和分和芳香分含量减少而胶质和沥青质含量升高。为证明该方法的可行性，将其与传统四组分分离方法进行比较，发现该方法可以将有毒溶剂的使用量减少1个数量级，方法重现性好，且非常适合用作质谱等分析技术中沥青样本的前处理方法。在建立了固相萃取方法后，将其与顶空气相色谱质谱联用(Gas Chromatography-Mass Spectrometry,GC-MS)技术结合，对固相萃取法分离得到的饱和分和芳香分中挥发性化合物进行了定性分析。结果表明：沥青老化前后饱和分中化合物类型变化并不明显，而芳香分中化合物类型变化较为显著，通过谱图比对共发现了14种差异化合物，其中萘、甲基萘、苯酚和甲基苯等化合物在老化沥青中未检测到，而含有羧基的化合物在老化沥青中明显增多。最后，借助红外色谱对质谱分析方法得到的试验结果进行了辅助验证，发现红外光谱得到的官能团总量变化结果与顶空气相色谱质谱得到的分析结果相一致。     

橡胶沥青紫外线光老化性能研究

利用自制的人工紫外线老化箱,通过DSR、BBR试验以及红外光谱分析等手段,研究不同紫外老化时间下紫外线光老化(UV老化)对橡胶沥青各项性能的影响,并与基质沥青相对比。结果表明:随UV老化时间的延长,橡胶沥青高温性能提高,低温变形能力降低,更容易发生脆性破坏;橡胶沥青抵抗老化的能力要强于基质沥青;从低温延度指标和BBR指标来看,橡胶沥青PAV老化程度和UV老化12~15个月相似;从车辙因子来看,橡胶沥青PAV老化程度和UV老化9个月相似;从疲劳因子来看,橡胶沥青PAV老化程度和UV老化12个月相似;红外光谱图表明,橡胶沥青在UV老化过程中,透光度增加,但其内部结构和官能团并没有发生变化;从红外光谱图来看UV老化12个月以后,橡胶沥青不再继续老化。     

就地热再生老化沥青室内外再生效果差异试验研究

为研究就地热再生老化沥青室内外再生效果的差异,采用动态剪切流变仪(DSR)、弯曲梁流变仪(BBR)对比了室内外老化沥青和再生沥青的高低温流变性能,采用傅里叶红外光谱(FTIR)分析了不同状态沥青的官能团组成,并对就地热再生路面的长期使用性能进行跟踪。结果表明:现场再生利于提升再生路面抵抗高温流变变形能力,新沥青在现场施工时短期老化程度偏大,原路面老化沥青经高温加热后发生了二次老化,具体表现为失效温度升高,羰基指数和亚砜基指数增大,低温抗裂性能下降;加入再生剂后室内外再生沥青的蠕变劲度S分别下降12.24%、9.4%,蠕变速率m分别提高28.57%、24.13%,再生剂对室内老化沥青低温抗裂性能的改善效果优于现场再生;相比于铣刨重铺技术,就地热再生养护路段的车辙深度增长较为缓慢,疲劳裂缝比例上升较快,该现象可从室内外再生沥青流变性能的差异得以解释。     

利用Cryo-SEM和图像处理技术评价老化和再生沥青低温抗裂性的新方法

高掺量RAP沥青混合料的低温抗裂性是一个受到关注的问题,以前的研究中常使用各种再生剂使温度裂缝的数量达到最小。该文采用傅里叶变换红外光谱测定沥青的氧化程度。为了评价老化沥青和再生沥青的低温抗裂性,首先采用低温扫描电镜(CryoSEM)获取断裂表面的图像,然后使用图像处理技术分析Cryo-SEM图像,结合再生沥青产生的断裂面比老化沥青少。最后根据断裂指数对每种沥青的低温抗裂性进行排序。采用Cryo-SEM技术结合图像处理技术可以更加形象地观察沥青断裂表面,而且可以通过计算断裂指数来评价沥青的低温抗裂性。     

复合再生剂对老化SBS改性沥青性能和结构的影响研究

将复合再生剂和普通沥青再生剂分别用于老化SBS改性沥青的再生,通过再生沥青的物理性能、化学组成分析和红外光谱测试研究了两种再生剂对老化SBS改性沥青性能和结构组成的影响。物理性能测试结果表明:复合再生剂对老化SBS改性沥青物理性能的恢复作用优于普通再生剂,当复合再生剂的掺量达到老化沥青质量的8%时,再生SBS改性沥青的性能基本接近老化前SBS改性沥青的性能;红外光谱和化学组成测试结果显示:普通再生剂只能调节老化SBS改性沥青中基质沥青的化学组成,无法修复SBS断裂的分子链,而复合再生剂不仅能调节老化SBS改性沥青中基质沥青的化学组成,还可通过其分子结构中的极性环氧基团与SBS的降解产物发生化学反应以修复SBS因老化发生降解的分子链。