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Short- and Long-Term Epoxy Modification of Bitumen: Modification Kinetics Rheological Properties and Microstructure

机译：沥青的短期和长期环氧改性：改性动力学流变性质和微观结构

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摘要

Aiming to gain knowledge in the epoxy-bitumen modification mechanisms, this work explores the effects that epoxy concentration and ambient curing exert on the physico-chemistry and thermo-rheological properties of epoxy-modified binders. Process rheokinetics of epoxy-bitumen blends indicates that binder short-term modification (i.e., during processing) is accelerated by epoxy concentration. Furthermore, a synergistic effect of epoxy concentration and ambient curing is found during long-term modification (i.e., during curing at ambient conditions). As a result, viscous and viscoelastic rheological properties of binders are enhanced at medium/high in-service temperatures, at least, after one month of curing. FTIR (Fourier Transform Infrared spectroscopy) tests and SARAs (Saturates, Aromatics, Resins and Asphaltenes) analysis confirm the existence of esterification/etherification reactions between epoxy oxirane groups and the carbonyl groups available in aromatic and resin molecules. Thus, the new high molecular weight compounds increase the asphaltenic fraction of modified bitumen. Likewise, nonreversing heat flow curves obtained by modulated calorimetry corroborate the formation of such highly structured domains responsible for the final binder performance.
机译：为了获得有关环氧沥青改性机理的知识，这项工作探索了环氧浓度和环境固化对环氧改性粘合剂的物理化学和热流变性能的影响。环氧-沥青共混物的流变动力学表明，环氧浓度可促进粘合剂的短期改性（即在加工过程中）。此外，在长期改性期间（即在环境条件下的固化过程中），发现了环氧浓度和环境固化的协同作用。结果，至少在固化一个月后，在中等/较高的使用温度下，粘合剂的粘稠和粘弹性的流变特性得以提高。 FTIR（傅立叶变换红外光谱）测试和SARA（饱和，芳香族，树脂和沥青质）分析证实了环氧环氧乙烷基与芳族和树脂分子中可用的羰基之间存在酯化/醚化反应。因此，新的高分子量化合物增加了改性沥青的沥青质分数。同样，通过调制量热法获得的不可逆的热流曲线证实了负责最终粘合剂性能的这种高度结构化的畴的形成。

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