廢膠粉復(fù)合改性瀝青相容性研究

王輝，王旭，黃威麟，周爭(zhēng)輝

(1.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410114；2.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)國(guó)家工程研究中心，湖南 長(zhǎng)沙，410114)

將廢膠粉加入瀝青制成廢膠粉改性瀝青能夠改善瀝青的性能，又具有良好的環(huán)保性，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)方向[1-3]。研究表明，膠粉改性瀝青受制備工藝參數(shù)影響非常顯著，若剪切溫度過(guò)低，時(shí)間短，則膠粉得不到充分溶脹而分散不均勻，高溫性能和儲(chǔ)存性能差；若溫度過(guò)高或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)導(dǎo)致膠粉脫硫降解程度過(guò)大而影響性能，且老化程度也會(huì)顯著增大，影響改性瀝青的使用壽命[4-5]；瀝青與廢膠粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)差異較大，且分子量和溶解度參數(shù)相差較遠(yuǎn)，因此兩者間難以形成熱力學(xué)相容體系，導(dǎo)致穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生體系離析，從而影響橡膠瀝青的儲(chǔ)存與使用[6-8]。基于物理化學(xué)改性的膠粉復(fù)合改性瀝青因化學(xué)助劑的加入，其性能和穩(wěn)定性等均較普通膠粉改性瀝青有所提升[9-10]。

瀝青與改性劑之間的相容性對(duì)改性瀝青的性能都有較大影響[11]。王輝等[12]研究發(fā)現(xiàn)選用粒徑為180～250 μm膠粉，摻量為18%～22%時(shí)，膠粉與瀝青的共融狀態(tài)較好；楊三強(qiáng)等[13]發(fā)現(xiàn)活化劑可以改善高摻量膠粉改性瀝青的相容性；NAVARRO等[14]采用相容性理論解釋了膠粉與瀝青之間的混溶機(jī)理，但由于瀝青與膠粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)相差較遠(yuǎn)，兩者混合后體系處于熱力學(xué)不相容狀態(tài)，只能通過(guò)機(jī)械力將膠粉連續(xù)均勻地分散在瀝青中，屬于暫時(shí)性相容體系，一旦停止攪拌，就易產(chǎn)生分層、離析；CONG 等[15]采用不同的方法分析了溶脹程度對(duì)膠粉改性瀝青性能的影響，認(rèn)為溶脹程度的提高有利于改善膠粉改性瀝青的物理性能。

近年，研究人員借助分子動(dòng)力學(xué)和離散元等數(shù)值模擬方法分析探討瀝青及瀝青混合料的微細(xì)觀特征和機(jī)理[16-18]，王嵐等[19]利用分子動(dòng)力學(xué)方法討論了溫度對(duì)瀝青與膠粉之間相容性的影響，發(fā)現(xiàn)膠粉改性瀝青在160 ℃時(shí)相容性較好；任永祥等[20]借助分子動(dòng)力學(xué)方法研究了相變微膠囊與瀝青之間的相容性與增強(qiáng)機(jī)理，發(fā)現(xiàn)溫度是影響瀝青相容性的重要因素；DING[21]在分子動(dòng)力學(xué)三元體系的基礎(chǔ)上研究了再生劑對(duì)基質(zhì)瀝青和老化瀝青的作用機(jī)理，發(fā)現(xiàn)再生劑的加入很大程度上促進(jìn)基質(zhì)瀝青和老化瀝青之間的擴(kuò)散行為；ZADSHIR 等[22]通過(guò)模擬分子間的相互作用以研究氧化瀝青和再生瀝青的理化和流變特性；HU等[23]通過(guò)分子模擬手段研究了廢胎膠粉改性瀝青的改性機(jī)理，發(fā)現(xiàn)膠粉與芳香分的相互作用最強(qiáng)，其次是飽和分，樹(shù)脂次之，膠粉與瀝青質(zhì)的相互作用最弱，導(dǎo)致膠粉吸收部分飽和分和芳香分并膨脹；GUO 等[24]利用分子模擬研究了橡膠瀝青的力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)其彈性模量、體積模量和剪切模量等均隨橡膠含量的增加呈先增大后減小最后增大的趨勢(shì)。

雖然在廢膠粉改性瀝青的制備過(guò)程中加入化學(xué)助劑能改善其性能，但廢膠粉與瀝青在助劑作用下的相容性變化規(guī)律、協(xié)同作用機(jī)制尚不明確。為此，本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬、差示掃描量熱分析(DSC)、離析軟化點(diǎn)差等方法綜合評(píng)價(jià)廢膠粉復(fù)合改性瀝青中瀝青與膠粉的相容性，探討化學(xué)助劑對(duì)膠粉與瀝青之間相容性的影響規(guī)律及其作用機(jī)制。

1 原材料及制備工藝

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料包括70號(hào)A級(jí)基質(zhì)瀝青和廢膠粉(粒徑為250 μm)，還包括有助于膠粉滲透溶脹并能增黏增塑的妥爾油軟化劑，能提高膠粉脫硫降解效率和縮短脫硫時(shí)間的B-450 活化劑，能使膠粉表面的活性硫與瀝青質(zhì)的活性位發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)并有助于膠粉分散穩(wěn)定的硫磺交聯(lián)劑，主要材料的技術(shù)指標(biāo)分別如表1和表2所示。

表1 70號(hào)A級(jí)基質(zhì)瀝青參數(shù)Table 1 Parameters of No.70 A level base asphalt

表2 粒徑為250 μm廢膠粉的物理及化學(xué)參數(shù)Table 2 Physical and chemical parameters of crumb rubber powder with particle size of 250 μm

1.2 制備工藝

根據(jù)已有的研究成果[9]，廢膠粉復(fù)合改性瀝青各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表3 所示。先將基質(zhì)瀝青加熱，然后依次加入軟化劑、廢膠粉、活化劑、交聯(lián)劑，并在每加入一種改性劑后按規(guī)定工藝進(jìn)行剪切攪拌，最后制得廢膠粉復(fù)合改性瀝青。制備工藝流程和各階段產(chǎn)物如圖1所示。

圖1 廢膠粉復(fù)合改性瀝青的制備工藝流程及各階段產(chǎn)物Fig.1 Preparation process of crumb rubber powder composite modified asphalt and the products of each stage

表3 廢膠粉復(fù)合改性瀝青各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 3 Mass fractions of each component of crumb rubber powder composite modified asphalt %

普通廢膠粉改性瀝青制備流程如下：將500 g基質(zhì)瀝青加熱至170～180 ℃后，加入130.5 g 的廢膠粉，在180 ℃溫度下用玻璃棒攪拌均勻后，以5 000 r/min轉(zhuǎn)速剪切30 min，最后在175 ℃烘箱中發(fā)育45 min，制得普通膠粉改性瀝青(混合物E)。

2 試驗(yàn)方法

2.1 分子動(dòng)力學(xué)模擬

分子動(dòng)力學(xué)模擬的基本原理是運(yùn)用統(tǒng)計(jì)力學(xué)理論方法對(duì)分子體系中每個(gè)原子的運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行數(shù)值求解，獲得原子坐標(biāo)值、速度等力學(xué)參數(shù)與時(shí)間的函數(shù)，從而描述體系的動(dòng)態(tài)規(guī)律，展現(xiàn)體系的熱力學(xué)演化過(guò)程以及不同溫度下分子體系的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

2.1.1 瀝青分子模型

瀝青是一種非常復(fù)雜的混合物，通常用性質(zhì)相同、組成結(jié)構(gòu)相近的物質(zhì)集合體組分來(lái)表征其組成。為保證研究的可行性與可靠性，可選擇一個(gè)在分子結(jié)構(gòu)、宏觀性質(zhì)上盡可能接近瀝青對(duì)應(yīng)組分的分子作為代表。瀝青質(zhì)的代表分子模型采用含有一個(gè)芳香環(huán)組和一些短支鏈的碳?xì)浠衔颷25]，如圖2(a)所示。膠質(zhì)的代表分子模型采用由稠環(huán)芳烴和脂環(huán)烴組成、帶有長(zhǎng)度不等的側(cè)鏈和相應(yīng)基團(tuán)的層狀結(jié)構(gòu)分子[26]，如圖2(b)所示。飽和分的代表分子模型采用瀝青所含烷烴中含量最高的二十二烷[27]，并且其軟化點(diǎn)與沸點(diǎn)與大多數(shù)瀝青油分的軟化點(diǎn)與沸點(diǎn)較為接近，如圖2(c)所示。芳香分的代表分子模型采用與芳香分中的芳香環(huán)、直鏈數(shù)量相似的1,7-二甲基萘[28]，如圖2(d)所示。

圖2 瀝青四組分分子模型[25-28]Fig.2 Four-component molecular models of asphalt[25-28]

采用溶劑沉淀及色譜柱法測(cè)得基質(zhì)瀝青各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)如表4 所示，各組分匹配分子數(shù)如表5所示。運(yùn)用Amorphous Cell模塊按各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)添加瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、飽和分、芳香分的分子模型，組合建立瀝青體系模型，如圖3所示。

圖3 瀝青體系分子模型Fig.3 Molecular models of asphalt system

表4 瀝青各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 4 Mass fractions of asphalt components %

表5 瀝青各組分匹配分子數(shù)Table 5 Matching molecular number of asphalt components

2.1.2 膠粉分子模型

廢膠粉主要成分為丁苯橡膠(SBR)、順丁橡膠(BR)、天然橡膠(NR)、炭黑等，其中SBR 質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，且是主要起作用的瀝青改性劑，故選擇SBR 為廢膠粉的代表分子模型。SBR 是一種無(wú)規(guī)共聚物，其主要成分為苯乙烯與丁二烯，各成分如表6[29]所示。建立苯乙烯、反式-1,4-丁二烯、順式-1,4-丁二烯、1,2-丁二烯的分子模型，如圖4所示。按表6 所示質(zhì)量分?jǐn)?shù)調(diào)用苯乙烯與丁二烯，利用Build Polymers 構(gòu)建SBR 分子的聚合單體模型，鏈長(zhǎng)設(shè)置為100，如圖5 所示；進(jìn)而選用4 條SBR分子單鏈，運(yùn)用Amorphous Cell組合得到SBR分子體系模型，如圖6所示。

圖4 丁苯橡膠(SBR)組成成分分子模型Fig.4 Molecular models of the constituents of SBR

圖5 丁苯橡膠(SBR)聚合單體模型Fig.5 Polymerization monomer model of SBR

圖6 丁苯橡膠(SBR)體系分子模型Fig.6 Molecular model of SBR system

表6 丁苯橡膠中各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)[29]Table 6 Mass fractions of each component in styrene butadiene rubber[29] %

2.1.3 化學(xué)助劑分子模型

添加的化學(xué)助劑包括軟化劑、活化劑、交聯(lián)劑3種，其中軟化劑以妥爾油為代表，其分子代表模型見(jiàn)圖7(a)[30]；活化劑以再生高效活化劑B-450為代表，其分子代表模型見(jiàn)圖7(b)[31]；交聯(lián)劑以不溶性硫磺IS-60 為代表，其分子代表模型見(jiàn)圖7(c)[32]。

圖7 化學(xué)助劑分子模型Fig.7 Molecular models of chemical additives

2.1.4 混合體系分子模型

在膠粉復(fù)合改性瀝青制備過(guò)程中，各材料質(zhì)量分?jǐn)?shù)如下：膠粉20.7%、軟化劑1.5%、活化劑1.8%、交聯(lián)劑2.2%，混合體系各成分匹配分子數(shù)見(jiàn)表7，運(yùn)用Amorphous Cell 模塊按比例分別組建SBR 與軟化劑，SBR 與軟化劑、活化劑，SBR 與軟化劑、活化劑、交聯(lián)劑共3 種共混體系分子模型，分別如圖8(a)，(b)和(c)所示。

表7 混合體系各成分匹配分子數(shù)Table 7 Number of matching molecules of each component of mixed system

2.1.5 分子模型優(yōu)化與模擬

為消除各模型中構(gòu)型與能量不合理性，需進(jìn)行優(yōu)化處理，其過(guò)程如下：

1) 幾何優(yōu)化。在聚合物一致性力場(chǎng)(PCFF 力場(chǎng))下進(jìn)行10萬(wàn)次的迭代計(jì)算，來(lái)消除各個(gè)模型中不合理的構(gòu)型。

2) 退火處理。溫度選擇300～1 800 K，循環(huán)5次，選擇恒溫恒壓系綜(NPT 系綜)，步數(shù)設(shè)置為50 000步，消除各個(gè)模型中不合理的能量。

3) 動(dòng)力學(xué)優(yōu)化。首先選擇NPT 系綜，溫度設(shè)置為298 K，每1 000 步輸出一個(gè)構(gòu)型，運(yùn)算時(shí)長(zhǎng)為100 ps；然后選擇正則系綜(NVT系綜)，溫度設(shè)置為1 500 K，每1 000步輸出一個(gè)構(gòu)型，運(yùn)算時(shí)長(zhǎng)為200 ps。

經(jīng)過(guò)優(yōu)化的體系已經(jīng)充分穩(wěn)定。然后，使用NPT系綜、PCFF力場(chǎng)，在453 K的熱力學(xué)溫度下，進(jìn)行步長(zhǎng)為0.2 fs、500 000 步、運(yùn)算時(shí)長(zhǎng)為100 ps的分子動(dòng)力學(xué)運(yùn)算。

2.2 差示掃描量熱法(DSC)

在熱力學(xué)相容性方面，采用DSC 可分析當(dāng)瀝青隨溫度變化時(shí)，其內(nèi)部組分和微觀結(jié)構(gòu)的能量變化，并測(cè)得瀝青在發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變、相變或化學(xué)反應(yīng)時(shí)吸熱和放熱的能量，從而得到相轉(zhuǎn)變吸熱峰來(lái)研究其相關(guān)性能。一般而言，總吸熱量越大，說(shuō)明在該溫度范圍內(nèi)，瀝青內(nèi)部組成發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)變的組分?jǐn)?shù)量越多，其微觀表現(xiàn)為瀝青內(nèi)部組分相容性越差，宏觀表現(xiàn)為瀝青熱穩(wěn)定性越差[33-34]。

本文采用差示掃描量熱法，測(cè)定廢膠粉復(fù)合改性瀝青制備過(guò)程中各階段產(chǎn)物(混合物A、混合物B、混合物C、混合物D)以及普通廢膠粉改性瀝青(混合物E)相態(tài)改變時(shí)的熱量變化，并對(duì)各產(chǎn)物的DSC曲線(xiàn)的吸熱峰進(jìn)行定量分析，以評(píng)價(jià)廢膠粉復(fù)合改性瀝青各階段混合體系的熱穩(wěn)定性。測(cè)試溫度范圍為-40～150 ℃，升溫速率為10 ℃/min，試樣質(zhì)量約為6 mg。

2.3 離析軟化點(diǎn)差

在工藝相容性方面，離析軟化點(diǎn)差可在一定程度上反映瀝青與改性劑共混相容過(guò)程中相互分散融合的能力以及共混后各組分相對(duì)穩(wěn)定的程度。本文分別將廢膠粉復(fù)合改性瀝青制備過(guò)程中各階段混合物裝入離析管中，在163 ℃保溫48 h進(jìn)行離析試驗(yàn)，測(cè)得上、下管部分材料的軟化點(diǎn)，用上下管的軟化點(diǎn)差來(lái)評(píng)價(jià)其離析穩(wěn)定性。

3 結(jié)果與討論

3.1 基于DSC總吸熱量的相容性分析

不同階段的混合物DSC 試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。

由表8可知，在整個(gè)制備工藝過(guò)程中，混合物A，B，C 和D 按總吸熱量從大到小排序依次為B，C，A和D，說(shuō)明基質(zhì)瀝青在與軟化劑混合之后(即混合物A)，隨著膠粉的加入(即混合物B)，其熱穩(wěn)定性有所下降，這可能是由于在高溫低速剪切作用下，廢膠粉顆粒吸附了來(lái)自基質(zhì)瀝青和軟化劑的油分而發(fā)生溶脹反應(yīng)，以致膠粉分子鏈間的相互作用力逐漸減弱，膠粉分子之間的距離增大，在吸熱過(guò)程中，混合物B中的內(nèi)部組分會(huì)發(fā)生較大的相變化；活化劑的加入(即混合物C)雖然使熱穩(wěn)定性得到提升，但仍然比混合物A 的低，這可能是由于活化劑在高溫下產(chǎn)生的自由基與膠粉分子中的自由基相結(jié)合，從而阻止了橡膠分子中斷裂的S—S鍵或C—S鍵發(fā)生再聚合，以致混合物C在吸熱過(guò)程中隨著溫度的上升發(fā)生較大的相態(tài)變化；隨著交聯(lián)劑的加入，膠粉交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中斷裂的S—S鍵和C—S鍵在交聯(lián)劑的作用下與瀝青發(fā)生硫化反應(yīng)，這使原先被裂解開(kāi)的橡膠分子交聯(lián)鍵重新構(gòu)建出新的膠粉交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使整體混合物內(nèi)部變得更為穩(wěn)定，因此混合物D 的熱穩(wěn)定性大幅度增強(qiáng)。

表8 不同混合物的DSC試驗(yàn)結(jié)果Table 8 DSC test results of mixtures

在高溫及機(jī)械高剪切力作用下，普通廢膠粉改性瀝青(混合物E)中的廢膠粉微粒吸附了基質(zhì)瀝青中的輕組分而發(fā)生溶脹作用，同時(shí)被切斷的廢膠粉大分子鏈與瀝青中的膠團(tuán)(瀝青質(zhì)和膠質(zhì))漸漸結(jié)合成一種黏度較高的界面層，從而增強(qiáng)了混合體系的整體熱穩(wěn)定性；而廢膠粉復(fù)合改性瀝青中的廢膠粉顆粒則是在高溫和高剪切力作用下，通過(guò)化學(xué)助劑與基質(zhì)瀝青發(fā)生物理反應(yīng)(相容反應(yīng)和溶脹反應(yīng))以及化學(xué)反應(yīng)(脫硫解聚反應(yīng)和交聯(lián)反應(yīng))，從而形成更為穩(wěn)定的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此，混合物D的總吸熱量要比混合物E的小，混合物D穩(wěn)定性表現(xiàn)更優(yōu)。

3.2 基于分子動(dòng)力學(xué)模擬的相容性分析

3.2.1 溶解度參數(shù)

根據(jù)HILDEBRAND 等[35]的理論，2 種材料的溶解度參數(shù)δ的差值越小，相容性就越好，因此溶解度參數(shù)可作為改性劑與基質(zhì)瀝青之間相容性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。溶解度參數(shù)δ(solubility parameter，簡(jiǎn)稱(chēng)SP)是衡量液態(tài)材料相容性的物理常數(shù)，如式(1)所示。內(nèi)聚能密度(cohesive energy density，簡(jiǎn)稱(chēng)CED)是單位體積內(nèi)1 mol凝聚體為克服分子間作用力所需要的能量，是表征物質(zhì)分子間相互作用力強(qiáng)弱的物理量。

式中：Ecoh為材料的內(nèi)聚能；V為真實(shí)分子體積。

3.2.2 各階段混合體系相容性變化

在453 K 熱力學(xué)溫度下，基質(zhì)瀝青與SBR 及SBR 共混物的溶解度參數(shù)及溶解度參數(shù)差Δδ分別如圖9和圖10所示。

圖9 瀝青、SBR及SBR共混物的溶解度參數(shù)Fig.9 SP of asphalt,SBR and SBR blends

圖10 瀝青與SBR及SBR共混物的溶解度參數(shù)差ΔδFig.10 Difference of SP Δδ between asphalt and SBR or SBR blends

由圖9 和圖10 可以看出瀝青與SBR 的溶解度參數(shù)差為2.139。SBR 與軟化劑共混后，溶解度參數(shù)降至12.920，與瀝青溶解度參數(shù)的差值擴(kuò)大到2.535，說(shuō)明SBR與軟化劑共混后與瀝青之間(即混合物B)的相容性有所下降。在SBR 與軟化劑、活化劑共混后，溶解度參數(shù)上升到13.296，與瀝青溶解度參數(shù)的差值為2.159，說(shuō)明SBR與軟化劑、活化劑共混后，與瀝青之間(即混合物C)的相容性略微下降,下降幅度比SBR 與軟化劑共混物的低。SBR 與軟化劑、活化劑、交聯(lián)劑共混后，溶解度參數(shù)上升到13.332，與瀝青溶解度參數(shù)的差值為2.123，說(shuō)明SBR 與軟化劑、活化劑、交聯(lián)劑共混后，其相容性較SBR與瀝青之間(即混合物E)的相容性有所提升。由于SBR在膠粉中實(shí)際摻量不同，可能導(dǎo)致化學(xué)助劑的效果未能得到充分的體現(xiàn)，或者在模擬過(guò)程中存在一些不合理之處，導(dǎo)致SBR 共混物與瀝青之間溶解度參數(shù)差值的變化并不是很大，但從一定程度上反映了相容性的變化趨勢(shì)。

3.3 基于離析軟化點(diǎn)差的相容性分析

各階段產(chǎn)物的離析軟化點(diǎn)差試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖11。

圖11 離析軟化點(diǎn)差試驗(yàn)結(jié)果Fig.11 Experimental results of separation softening point difference

由圖11 可知，在整個(gè)制備工藝過(guò)程中，各階段混合物的軟化點(diǎn)差按從高到低排序依次為：混合物B、混合物E、混合物D、混合物C、混合物A、基質(zhì)瀝青。混合物A中的基質(zhì)瀝青與軟化劑在熱力學(xué)上基本是相容的，但軟化劑會(huì)增強(qiáng)瀝青的流動(dòng)性，因此，混合物A 的離析程度會(huì)稍微高于基質(zhì)瀝青的離析程度。混合物B中廢膠粉與基質(zhì)瀝青只經(jīng)過(guò)短暫的高溫低速剪切作用，雖然有少量廢膠粉發(fā)生溶脹反應(yīng)，但是廢膠粉顆粒感仍比較明顯，因此混合物B屬于暫時(shí)的工藝性相容體系，一旦停止攪拌，就極易產(chǎn)生離析。由于活化劑的作用，混合物C中膠粉顆粒發(fā)生更為充分的脫硫降解反應(yīng)，在高溫高速剪切作用下，膠粉大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)生適度氧化解聚，膠粉交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的S—S鍵、C—S鍵逐漸發(fā)生斷裂形成大量的小型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和少量鏈狀物，而這些小型鏈狀物則更容易均勻分散在基質(zhì)瀝青中，而使得混合物C的離析程度大大降低。在交聯(lián)劑的作用下，從膠粉交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中斷裂的S—S鍵、C—S鍵與基質(zhì)瀝青發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使得原先被裂解開(kāi)的橡膠分子交聯(lián)鍵重新構(gòu)建出新的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以致整個(gè)改性瀝青內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊密，但由于重新構(gòu)建出的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)分子質(zhì)量增大、密度增加，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間的高溫靜止儲(chǔ)存后，交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可能會(huì)在重力與熱力的作用下產(chǎn)生更加明顯的位移，因此，混合物D(廢膠粉復(fù)合改性瀝青)的離析程度相對(duì)基質(zhì)瀝青、混合物A和混合物C會(huì)更高，但相對(duì)于具有明顯膠粉顆粒感明顯的混合物B而言，混合物D中的膠粉得到充分的降解，形成膠粉-瀝青連續(xù)相的相容狀態(tài)，這使混合物D 的離析程度明顯比混合物B的低。相對(duì)于混合物D而言，混合物E在制備的過(guò)程中由于缺少活化劑的作用，膠粉的脫硫降解反應(yīng)不夠充分，這使體系中保留有相對(duì)較大的膠粉顆粒，再加上缺少交聯(lián)劑的作用，致使其斷裂化學(xué)鍵不能被很好地重新黏結(jié)而導(dǎo)致改性瀝青的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對(duì)更加松散，因此，混合物E的離析程度遠(yuǎn)比混合物D的大。

4 結(jié)論

1) 將分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算所得的溶解度參數(shù)差值與DSC試驗(yàn)測(cè)得的吸熱峰面積進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果具有一致性，說(shuō)明在熱力學(xué)相容性上，將分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算得到的溶解度參數(shù)作為廢膠粉復(fù)合改性瀝青相容性評(píng)價(jià)指標(biāo)是可行的。

2) 將分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算所得的溶解度參數(shù)差值與離析試驗(yàn)測(cè)得的軟化點(diǎn)差值進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)分子動(dòng)力學(xué)模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果存在一定差別，表明在工藝相容性上，通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算得到的溶解度參數(shù)未能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)改性瀝青的相容性；同時(shí)表明廢膠粉復(fù)合改性瀝青相容機(jī)理較為復(fù)雜，單一的評(píng)價(jià)體系并不能準(zhǔn)確評(píng)定膠粉與基質(zhì)瀝青間的相容性，需結(jié)合多種分析方法從熱力學(xué)相容性與工藝相容性等角度綜合評(píng)定。

3) 綜合分子動(dòng)力學(xué)模擬、差示掃描量熱分析和離析軟化點(diǎn)差結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過(guò)化學(xué)助劑改性的廢膠粉復(fù)合改性瀝青在熱力學(xué)相容性和工藝相容性上都比僅靠機(jī)械剪切力和高溫作用等物理改性的普通廢膠粉改性瀝青的更優(yōu)。