聚合物复合生物沥青性能研究

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1、分类号:U41610710-2015121205硕士学位论文聚合物复合生物沥青性能研究姜鑫导师姓名职称汪海年教授申请学位类别工学硕士学科专业名称道路与铁道工程论文提交日期2018年4月11日论文答辩日期2018年5月13日学位授予单位长安大学StudyonPropertyofPolymerCompositeBio-asphaltAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：JiangXinSupervisor：Prof.WangHainianChang’anUniversity,Xi’an,China摘要摘要目前国内外研究表明生物沥青作为一种道路新

2、材料具有一定的优势，但在高温和抗老化性能等方面也存在一定的问题，为了让生物沥青有效运用到实际工程中，对生物沥青的各项性能短板进行研究和改善，使其达到规定的路用性能要求成为目前生物沥青研究的重点。研究采用两种聚合物：多聚磷酸（PPA）和非晶态α-烯烃共聚物（APAO）分别与沥青和快速热裂解得到的生物油分别混溶。通过试验对不同PPA添加量（0%、0.5%、1.0%、1.5%）、不同APAO添加量（0%、2%、4%、6%）和不同生物油掺量（0%、5%、10%、15%）的复合生物沥青结合料进行高温性能、老化性能、疲劳性能和热存储稳定性进行研究，以及对其改性机理进行了研究。研究推荐出合适的聚合物类型及其

3、掺量，并对其混合料高低温性能及水稳定性进行了验证。通过针入度、软化点、车辙因子、不可恢复蠕变柔量等指标对PPA复合生物沥青和APAO复合生物沥青进行了研究，结果显示PPA和APAO都降低了生物沥青的针入度和不可恢复蠕变柔量、增大了软化点和车辙因子，生物油则相反，说明PPA和APAO能够提高生物沥青结合料的高温性能，生物油降低生物沥青高温性能。通过测定两种聚合物复合生物沥青短期老化后的软化点增值、残余针入度比及失效温度，发现生物沥青抗老化性能随着生物油掺量增加而降低，而PPA和APAO两种聚合物能够提高生物沥青的抗老化性能，且掺量不同，提高效果不同。通过结合料疲劳性能试验发现PPA和APAO提高

4、了生物沥青的老化性能。通过软化点差值和离析率指标发现PPA和APAO并不能改善生物沥青的热存储稳定性。通过FTIR和TG对两种聚合物复合生物沥青的改性和老化机理进行了研究，发现PPA与生物沥青发生了化学反应，老化过程物质成分基本不变；而APAO未与生物沥青发生化学反应，只是物理上的相溶。PPA和APAO均可降低生物沥青的热损失，说明PPA和APAO对生物沥青的老化具有抑制作用。对两种复合生物沥青的成本进行了分析，结合性能特点，最终给出了最佳聚合物为PPA，最佳添加量为1.0%。并对1.0%PPA复合生物沥青混合料性能进行了验证，结果表明PPA对生物沥青混合料的高温性能具有改善作用，而对低温和水

5、稳定性影响不大。I长安大学硕士论文关键词：生物沥青；PPA复合改性；APAO复合改性；技术性能；改性机理IIAbstractAbstractCurrentstudiesathomeandabroadshowthatbio-asphalthascertainadvantagesasanewroadmaterial,butitalsohasproblemsinhightemperatureandanti-agingproperties.Inordertoenablebio-asphalttobeappliedtoactualroadengineeringearlyandeffectively,re

6、searchandimprovementofvariousdisadvantagesofbio-asphalttomeettherequiredroadperformancerequirementshasbecomethefocusofcurrentresearchonbio-asphalt.Twotypesofpolymerswerestudied:Poly-PhosphoricAcid(PPA)andAmorphouspolyalphaolefin(APAO)wereseparatelymixedwithbitumenandbio-oilobtainedbyfastpyrolysis.Th

7、ehightemperatureproperties,agingproperties,fatiguepropertiesandthermalstoragestabilityofdifferentPPAdosage(0%,0.5%,1%,1.5%),differentAPAOdosage(0%,2%,4%,6%)anddifferentbio-oildosage(0%,5%,10%,15%)were