【摘要】：中國高速公路建設(shè)突飛猛進(jìn)地發(fā)展,路用瀝青的生產(chǎn)以及使用對(duì)國家公路交通建設(shè)發(fā)展具有重要意義。中國地幅遼闊,南北氣候環(huán)境差異巨大,因此,置于自然條件下的瀝青材料應(yīng)具有良好的環(huán)境適應(yīng)性。內(nèi)蒙古自治區(qū)位于中國正北方,具有緯度高、氣候干燥、紫外線照射強(qiáng)烈、太陽輻射量高等特點(diǎn),因此需要具有良好抗老化性能的改性瀝青作為路面材料。此外,在瀝青路面實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn),損傷破壞后的瀝青路面在自然條件下會(huì)發(fā)生性能恢復(fù)的現(xiàn)象,這一現(xiàn)象被稱為瀝青的自愈合,有利于延長瀝青路面的使用壽命。因此,研究改性瀝青的抗老化性能及自愈合性能對(duì)瀝青及瀝青路面的使用壽命及路用效果都具有重要意義。本文采用納米蒙脫土作為瀝青改性劑,通過高速剪切流變儀分別與基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青共混,制備MMT改性瀝青和SBS/MMT復(fù)合改性瀝青。通過原子力顯微鏡觀測(cè)(AFM)、彎曲梁流變?cè)囼?yàn)(BBR)、三大指標(biāo)、布式粘度試驗(yàn)和延度愈合試驗(yàn)(DTH)等試驗(yàn)方法,對(duì)老化前后納米改性瀝青的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能進(jìn)行了分析,比較了MMT對(duì)基質(zhì)、SBS兩種瀝青高溫、低溫、抗老化以及自愈合性能的影響,為納米蒙脫土改性瀝青的路用價(jià)值提供依據(jù)。BBR試驗(yàn)表明:JZ瀝青和SBS改性瀝青在摻入MMT改性劑,低溫性能總體均呈現(xiàn)下降趨勢(shì),但SBS/MMT復(fù)合改性瀝青在長期老化后的低溫性能要強(qiáng)于SBS改性瀝青,這是SBS/MMT復(fù)合改性瀝青良好的抗老化性能引起的。此外,引入勁度模量變化率S_V,與殘留針入度比、軟化點(diǎn)增量、殘留延度比共同評(píng)價(jià)納米蒙脫土改性瀝青的抗老化性能,研究結(jié)果表明:添加MMT改性劑,使瀝青的抗老化性能顯著提升;S_V作為評(píng)價(jià)指標(biāo),可以更全面的了解老化后的瀝青在低溫環(huán)境的表現(xiàn),可以較好的反映瀝青的抗老化性能,但應(yīng)充分考慮瀝青的低溫性能。瀝青旋轉(zhuǎn)粘度試驗(yàn)表明:MMT會(huì)提高瀝青的高溫性能,MMT改性瀝青的高溫性能要明顯高于同摻量的SBS改性瀝青,MMT對(duì)SBS改性瀝青同樣具有改善效果,MMT\SBS復(fù)合改性瀝青具有更好的高溫性能;粘溫曲線的擬合結(jié)果說明,MMT雖然能大幅提高瀝青的粘度,提高瀝青的高溫性能,但也會(huì)由于拌合溫度過高提高施工難度,使用時(shí)應(yīng)保證高溫性能的前提下適當(dāng)減小MMT的外加摻量;通過粘溫指數(shù)VTS發(fā)現(xiàn),MMT改性瀝青、SBS改性瀝青的溫度敏感性要低于基質(zhì)瀝青,MMT\SBS復(fù)合改性瀝青最小,老化作用下4類瀝青的溫度敏感性都減弱,高溫性能增強(qiáng)。DTH試驗(yàn)結(jié)果表明:MMT作為瀝青改性劑會(huì)降低基質(zhì)瀝青和SBS改性瀝青的自愈合性能,SBS改性瀝青的自愈合性能最好,其次是基質(zhì)瀝青,MMT改性瀝青最差,此外,MMT對(duì)SBS改性瀝青自愈行為的抑制作用也十分顯著;老化后基質(zhì)瀝青的自愈合性能減弱,而蒙脫土改性瀝青老化后自愈合性能有所提高,這意味著結(jié)合老化作用研究蒙脫土改性瀝青的愈合性能更具意義。AFM觀測(cè)結(jié)果表明:摻入MMT對(duì)瀝青的微觀結(jié)構(gòu)有顯著影響,隨著MMT摻量的增加,AFM形貌圖所呈現(xiàn)的“蜂狀結(jié)構(gòu)”逐漸消失,形成納米復(fù)合結(jié)構(gòu),而MMT片層及形成的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)是延緩老化的主要原因。通過AFM相移圖發(fā)現(xiàn):隨著MMT摻量的增加,兩相之間的界面逐漸融合,致使兩相之間微裂痕減少,瀝青的自愈合性能減弱;老化后瀝青中納米復(fù)合結(jié)構(gòu)破壞,隨著MMT片層脫落,“蜂狀結(jié)構(gòu)”重新出現(xiàn),兩相之間的分界線變的明顯,界面重新分離,微裂痕增多,改性瀝青的自愈合性能反而提升。上述結(jié)果表明,MMT作為瀝青改性劑,與瀝青形成納米復(fù)合結(jié)構(gòu),顯著增強(qiáng)了瀝青的抗老化性能以及老化后的自愈合性能,但低溫性能有所減弱。蒙脫土改性瀝青具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景,可與其他改性劑共同作用從而更為全面的改善瀝青性能。
【圖文】：

瀝青同樣為 140℃。微觀試樣的載體為載玻片，先將載玻片預(yù)熱到融態(tài)的瀝青澆在載玻片上，隨后保持熱誘導(dǎo)溫度 2～5min，使滴在瀝青樣品在重力作用下逐漸攤平，瀝青微觀樣品要求無塵、均勻平的成型要求極高，應(yīng)盡可能使冷卻后的瀝青表面呈現(xiàn)鏡面狀態(tài)。曲梁流變?cè)囼?yàn)瀝青試樣制備彎曲蠕變勁度試驗(yàn)，又稱彎曲梁流變儀法，是美國公路戰(zhàn)略研究計(jì)測(cè)瀝青低溫性能的試驗(yàn)，通過彎曲梁流變儀（BBR）得到蠕變勁度m 評(píng)價(jià)瀝青的低溫性能，這一試驗(yàn)結(jié)果對(duì)評(píng)價(jià)瀝青在低溫環(huán)境下的適義。瀝青樣品的成型參照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（11）》[35]的要求，利用金屬模具成型尺寸為127mm 2.0 mm、寬12.7 m 0.1mm 的瀝青小梁，成型過程中采用的隔離片為耐熱塑料片，用屬模具中間，厚度為 0.08~0.15mm，此外，還需在隔離片上涂抹一混合物，為使瀝青梁與金屬模具不粘連，使瀝青梁在模具中容易脫離意圖如下：

寒冷條件下，瀝青材料作為彈塑性材料會(huì)呈現(xiàn)彈化，因此瀝青路面在工作時(shí)比較容易出現(xiàn)低溫開裂的情況，研性能對(duì)寒冷條件下瀝青路面的使用具有重要意義。本文以基質(zhì)、MMT 改性瀝青和 MMT\SBS 復(fù)合改性瀝青 4 大類瀝青作為研蠕變勁度試驗(yàn)對(duì) 4 類瀝青的低溫性能測(cè)試，從而通過對(duì)比分析MT\SBS 改性瀝青的低溫蠕變性能有更為深入的認(rèn)識(shí)。曲蠕變勁度試驗(yàn)曲蠕變勁度試驗(yàn)原理與方法蠕變勁度試驗(yàn)又被稱為彎曲梁流變儀法，簡稱為 BBR 試驗(yàn)，箱中按試驗(yàn)要求放置的瀝青小梁完成的，試驗(yàn)中瀝青小梁處于器懸桿的作用為施加壓力并能測(cè)試壓力產(chǎn)生的荷載和位移，， 和蠕變斜率 m，其中蠕變勁度 S 反映的是瀝青抵抗荷載的能荷載作用下瀝青勁度的變化，借此評(píng)價(jià)瀝青的應(yīng)力松弛性能圖 4-1：
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U414

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 延西利;雍黎明;延夢(mèng)璐;王利娟;蔣萬星;;ACMP瀝青溫拌性能的黏溫曲線分析[J];中國公路學(xué)報(bào);2015年08期

2 丁永燦;林杰;;改性劑SBS對(duì)基質(zhì)瀝青低溫抗裂性的影響研究[J];西部交通科技;2015年06期

3 劉祥;李波;李艷博;;瀝青混合料自愈研究綜述[J];公路工程;2015年03期

4 孫大權(quán);林添坂;;改性劑對(duì)瀝青自愈合能力的影響[J];公路;2015年04期

5 孫思萌;李曉林;鄭廣宇;張立群;;納米蒙脫土改性乳化瀝青的制備與性能研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2015年02期

6 徐辰;何兆益;吳文軍;胡一舟;林飛菲;;瀝青自愈合性能在不同影響因素下的評(píng)價(jià)[J];中外公路;2014年02期

7 廖曉鋒;雷茂錦;陳忠達(dá);朱耀庭;朱俊;;生物結(jié)合料共混瀝青的路用性能試驗(yàn)研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2014年02期

8 鄭健龍;;基于結(jié)構(gòu)層壽命遞增的耐久性瀝青路面設(shè)計(jì)新思想[J];中國公路學(xué)報(bào);2014年01期

9 李寧利;張彩利;肖慶一;李戶輝;;瀝青抗老化性能評(píng)價(jià)指標(biāo)[J];河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2013年02期

10 張恒龍;史才軍;余劍英;沈菊男;;多聚磷酸對(duì)不同瀝青的改性及改性機(jī)理研究[J];建筑材料學(xué)報(bào);2013年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 冉龍飛;熱、光、水耦合條件下SBS改性瀝青老化機(jī)理研究及高性能再生劑開發(fā)[D];重慶交通大學(xué);2016年

2 何立平;基于DMA方法的橡膠瀝青粘彈特性和高溫性能研究[D];長安大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 桂婉妹;溫拌膠粉改性瀝青短期老化前后流變學(xué)特性研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2017年

2 張明祥;納米氧化鋅改性瀝青及其抗老化性能研究[D];長安大學(xué);2015年

3 張永輝;SBS改性瀝青和橡膠粉改性瀝青機(jī)理及路用性能研究[D];長安大學(xué);2015年

4 鄭萬里;瀝青損傷愈合性能試驗(yàn)研究[D];湖南大學(xué);2014年

5 孫之蕪;瀝青路面早期破壞原因分析及預(yù)防措施[D];合肥工業(yè)大學(xué);2007年

6 蔡婷;瀝青材料的組分與粘度試驗(yàn)分析[D];長安大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2663123