无机微粉改性沥青制备及其改性机理研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要随着路面技术以及石油工业的发展，石油沥青作为道路材料得到了广泛的应用。沥青混凝土路面的路用性能除了与交通载荷因素有关以外，更为重要的是沥青材料本身。由于沥青对温度敏感性强(高温变软发粘，低温变脆易裂)，在高温和紫外线照射下会产生老化现象，且耐疲劳性能差，因而在一定程度上限制了其使用性能。对沥青进行改性便成为提高沥青材料性能的有效措施，其中对沥青进行无机改性不仅可以改善沥青的性能，还可以在很大程度上降低成本，所以成为研究的热点之一。本研究首先选取了有机化蒙脱土、纳米碳酸钙、炭黑和矿粉作为改性剂，制备了改性沥青，然后对其进行短期老化和长期

2、老化处理。并采用动态剪切流变仪(DSR)对改性沥青的流变性能进行了研究，研究结果表明无机微粉的加入提高了沥青的复数模量，降低了相位角，其中有机化蒙脱土(OMMT)改性沥青具有良好的抗高温车辙性能，但是其低温性能并没有得到改善。其次，对无机微粉改性沥青的老化性能进行了研究，研究表明：有机化蒙脱土改性沥青具有很好的抗热氧老化性能，炭黑改性沥青在一定程度上也提高了沥青的抗老化性能，而纳米碳酸钙和矿粉改性沥青并没有改善沥青的老化性能。6％掺量比3％掺量的改性沥青具有更好的耐老化性能，但是抗老化效果并不随改性剂掺量呈线性增加。提出了一种基于流变学参数的抗老化评价方法，并与

3、传统的残留针入度方法具有很好的相关性。然后对采用DSR的应力控制模式对无机微粉改性沥青胶浆的疲劳性能进行了研究，对比分析表明有机化蒙脱土改性沥青具有很好的抗疲劳性能。最后采用X射线衍射仪对蒙脱土改性沥青的微观结构进行表征，采用光电子能谱仪(XPS)进行相容性分析，结果表明有机化蒙脱土在沥青中形成了插层复合结构，并与沥青具有很好的相容性。根据有机蒙脱土特殊的片层结构和高速剪切改性工艺，从微观角度解释了有机蒙脱土改性沥青的改性机理。关键词：无机微粉，改性沥青，流变，疲劳，老化，改性机理武汉理工大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofp

4、avementtechnologyandpetroleumindustry,theasphaltiswidelyusedasthebindermaterialinasphaltpavement．Besidesthefactorofthetrafficloads，themoreimportantfactorwhicheffectsonthein—serviceperformanceofasphaltconcretepavementisthepropertiesofasphaltmaterialitself．Duetogreattemperaturesuscepti

5、vity(becomingsoftandfragileathighandlowtemperaturerespectively)，apttoagewhenexposedtothehighintensityultravioletrayandhightemperature，andinferiorfatigueenduranceperformance，theserviceabilityofasphaltmaterialshasbeenlimitedtosameextent．Themodificationbecomesaneffectivewaytoimprovethep

6、erformanceofasphaltmaterial．ThemodificationapplyingultrafineinorganicpowdersCannotonlyimprovethepropertiesofbitumenbutalsolowercoststoagreatextent，SOitbecomesoneoftheresearchfocuses．Firstly,OrganicMontmorillonite(OMMT)，Nano-CaC03，CarbonBlack(CB)andMineralPowderhavebeenchosenasmodifie

7、rsinthepresentresearch，thenthemodifiedbitumenhavebeenprepared．TheRotationThinFilmOvenTest(RTFOT)andPressureAgeVesselTest(PAV)havebeenconductedtosimulatethesituationofshort-temandlong-termaging，respectively．Andthedynamicshearrheologyappearance(DSR)hasbeenadoptedtoinvestigatethetheolog

8、icalperforma