硅酸盐基矿粉的表面修饰及在沥青中的应用性能研究

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1、硕士学位论文硅酸盐基矿粉的表面修饰及在沥青中的应用性能研究THEMODIFICATIONOFSILICATEMINERALPOWDERSANDTHEAPPLICATIONPERFORMANCEINBITUMEN孔文杨哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TQ170.9学校代码：10213国际图书分类号：666.9密级：公开硕士学位论文硅酸盐基矿粉的表面修饰及在沥青中的应用性能研究硕士研究生：孔文杨导师：杨春晖教授申请学位：工学硕士学科：化学工程与技术所在单位：化工学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TQ170.9U.D.C:666.9

2、ThesisfortheMaster’sDegreeinEngineeringTHEMODIFICATIONOFSILICATEMINERALPOWDERSANDTHEAPPLICATIONPERFORMANCEINBITUMENCandidate：KongWenyangSupervisor：Prof.ChunhuiYangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ChemicalEngineeringAffiliation：SchoolofChemicalEngineeringandTechnologyDateofDefe

3、nce：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要硅酸盐基矿粉是一种用途广泛的无机填料，已经被应用到各个领域。在沥青混凝土制备过程中，硅酸盐基矿粉的加入可以改善油石比，同时提高沥青路面的防水性能。硅酸盐基矿粉是一种亲水性的非金属矿物填料，与沥青存在界面差异，使其难以在沥青中均匀分散。因此，需要对硅酸盐基矿粉进行表面改性，改善矿粉表面的物化性质，从而提高沥青的综合性能。本文开展的主要工作如下：选择一种目前常用的硅酸盐基矿粉，利用XRD、红外光谱、XPS等手段测定原矿粉性能

4、。经测试选用的硅酸盐基矿粉为片沸石，属于架状硅酸盐的一种。-1-1矿粉的特征峰是位于3456cm和1626cm处的Si-OH的伸缩振动吸收峰和弯曲振动吸收峰。利用干法直接喷涂工艺改性原矿粉，选用的改性剂为KH-560、KH-570、辛基三乙氧基硅烷和丙基三乙氧基硅烷，改性后利用吸油值及接触角等方法进行预评价，选择出最佳改性剂为直链的丙基和辛基，接触角分别达到110°和115°。利用红外光谱、拉曼光谱，分析改性前后表面结构的变化，确定改性机理及改性效果。通过控制变量法，采用加热改性和直接喷涂改性两种工艺，确定每种方法的最佳改性工艺。实验表明两种方法都能很好地实现改性效果，接触角均可以达到115

5、°。加热改性时间大大缩少，但是需要大量水和乙醇，以及大型专用设备。因此，本实验选择直接喷涂改性工艺。通过冻融劈裂实验来检测试件的水稳定性，实验表明改性后的试件，冻融劈裂强度比TSR值由61%升到84%，改性后的TSR值大于规范要求的75%；通过车辙实验来检测试件的抗高温性能，改性后的试件的冻稳定性DS值由4846次/mm升到6300次/mm，大于规范要求的3000次/mm。应用性能评价验证了矿粉的改性效果。关键词：硅酸盐基矿粉；硅烷偶联剂；表面修饰；沥青-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSilicatemineralpowderisakindofnonmetalinorga

6、nicmineralfiller,whichisnowmainlyusedinrubber,architecturalcoatings,plastics,paper,bitumenandotherfields.Thesilicatemineralpowdercouldimprovethebitumenaggregateratio,andenhancethewaterproofperformanceofbitumenpavement.Becausethesilicatemineralpowderishydrophilicnonmetalmineralfiller,differencesexis

7、tintheinterfacebetweenbitumenandbitumen.Thedifferencesresultinpoorcompatibility,whichmakeitdifficulttodisperseuniformlyinbitumen.Therefore,surfacemodificationofthesilicatemineralpowderisnecessary.Improvingt