【摘要】：瀝青路面作為一種柔性路面,自發(fā)現(xiàn)以來被廣泛應(yīng)用于各國的高等級公路當(dāng)中。但早期的瀝青路面性能較差,隨著交通壓力的不斷增大易出現(xiàn)車轍、開裂等路面病害。以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(polystyrene-polybutadiene-polystyrene,SBS)作為改性劑的SBS改性瀝青憑借其優(yōu)良的力學(xué)性能,被世界各國廣泛應(yīng)用于高等級公路建設(shè)當(dāng)中。但面對與日俱增的交通壓力,SBS改性瀝青也逐漸“不堪重負(fù)”。石墨烯(Graphene,GNP)作為新興的納米材料的一種,具有堪比鋼鐵的力學(xué)性能特性。石墨烯微片(Graphene nanoplatelets,GNPs)作為GNP的多層堆積體,在力學(xué)性能方面具有相似的強(qiáng)度,但成本較低,在瀝青領(lǐng)域具有大規(guī)模應(yīng)用的潛力。研究表明GNPs的加入能明顯提升瀝青的力學(xué)性能,但存在低溫性能下降、相容性不足等問題�；谏鲜鰡栴},本文首先采用未改性GNPs對SBS瀝青進(jìn)行改性,通過性能測試發(fā)現(xiàn)GNPs/SBS改性瀝青的性能存在峰值(GNPs加入量為0.05%),通過離析試驗(yàn)證明較高含量的GNPs在瀝青中會(huì)出現(xiàn)相容性問題。其次分別從相似相溶原理以及表面活性原理兩種物理改性方式以及基于點(diǎn)擊化學(xué)(硫醇-烯反應(yīng))的SBS接枝改性的化學(xué)方式出發(fā),制備出相應(yīng)的改性GNPs(PS-GNPs、ODA-GNPs及GOs-SH),并以其作為改性劑與SBS復(fù)合對瀝青進(jìn)行改性得到相應(yīng)的改性GNPs/SBS改性瀝青。性能測試表明三種改性GNPs的加入均能夠不同程度的提高SBS改性瀝青及混合料的各項(xiàng)性能。其中改性效果最好的為PS-GNPs,僅加入0.02%PS-GNPs就可使SBS改性瀝青的彈性性能提升37.5%,高溫抗車轍性能提升112.6%,抗疲勞性能提升274.9%,混合料抗水損害性能得到有效提升,并且抗車轍性能提升44.4%。但PS-GNPs對SBS改性瀝青的改性效果隨著其加入量的增大而減小,這與GOs-SH含量所帶來的變化趨勢相同。與此相反,ODA-GNPs/SBS改性瀝青的性能會(huì)隨著ODA-GNPs加入量的增大而增大。最后,通過微觀表征方法,探究三種改性GNPs在SBS改性瀝青中的作用機(jī)理。其中PS-GNPs與ODA-GNPs能通過物理方式與SBS分子鏈進(jìn)行復(fù)合,從而形成一種特定的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。GOs-SH能在瀝青環(huán)境通過硫醇-烯點(diǎn)擊反應(yīng)同SBS上的特定位置(1,2-C=C)進(jìn)行接枝,從而將多條SBS分子鏈通過化學(xué)方式鏈接并形成特定的復(fù)合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。相比于普通的SBS網(wǎng)絡(luò),三種復(fù)合網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)度更高,在宏觀角度上表現(xiàn)為瀝青及其混合料的性能提升。
【圖文】：

交織最終形成一種高強(qiáng)度的ＳＢＳ網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)［２４］。同時(shí)這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的規(guī)模與瀝青中ＳＢＳ含逡逑量有關(guān)，，含量越高，ＳＢＳ網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越明顯。其可以通過熒光顯微鏡（ＦＭ）進(jìn)行觀察，如逡逑圖１－２所示。依靠這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，ＳＢＳ改性瀝青的性能得以大幅提升。逡逑■■逡逑圖１－２邋０）４％５８３改性瀝青及（１））８％５８３改性瀝青？１４圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋ＦＭ邋ｉｍａｇｅ邋ｏｆ邋（ａ）邋４％邋ＳＢＳ邋ｍｏｄｉｆｉｅｄ邋ａｓｐｈａｌｔ邋ａｎｄ邋（ｂ）邋８％邋ＳＢＳ邋ｍｏｄｉｆｉｅｄ邋ａｓｐｈａｌｔ逡逑但面對增長猛烈的車輛載荷、交通壓力以及不同地區(qū)自然環(huán)境的影響，ＳＢＳ改性瀝逡逑青也逐漸無法滿足人們的需求［２５，２６］。目前國內(nèi)外關(guān)于提升ＳＢＳ改性瀝青性能的研究有很逡逑多，主要包括針對ＳＢＳ的接枝改性以及添加其他瀝青改性劑與ＳＢＳ進(jìn)行復(fù)合兩種方式。逡逑（１）邋ＳＢＳ接枝改性逡逑由于ＳＢＳ分子結(jié)構(gòu)上含有大量的碳碳雙鍵（Ｃ＝Ｃ），通過對ＳＢＳ進(jìn)行化學(xué)改性，從而逡逑提高ＳＢＳ的某種或某些性能，進(jìn)而提升ＳＢＳ改性浙青的性能是對ＳＢＳ改性瀝青進(jìn)行性能逡逑２逡逑

逡逑４石墨烯（ＧＮＰ）及石墨烯微片（ＧＮＰｓ）逡逑石墨烯（ＧＮＰ）自誕生以來，一直受到科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。它僅由一層碳原子組逡逑但強(qiáng)度甚至高于鋼，并且堅(jiān)鈿輕柔，同時(shí)其導(dǎo)電性極強(qiáng)。這些獨(dú)特的優(yōu)越性能使其逡逑學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域中成為潛在的新型技術(shù)的熱點(diǎn)。特別是超高的力學(xué)性能，使逡逑瀝青改性方面具有極大的潛力。但限于ＧＮＰ的超薄二維結(jié)構(gòu)，當(dāng)下的技術(shù)水平還不逡逑對其進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，因此目前成本較高。逡逑石墨烯微片（ＧＮＰｓ）是指具有多層石墨烯片層的堆積體，層數(shù)一般多于１０層、厚逡逑５－１００邋ｎｍ范圍內(nèi)［４３］。其保持了石墨原有的平面型碳六元環(huán)共軛晶體結(jié)構(gòu)，因此具有逡逑ＮＰ相似的機(jī)械強(qiáng)度，以及良好的耐高溫和抗腐蝕特性。同時(shí)其堆積結(jié)構(gòu)賦予了它超逡逑形狀比與比表面積。由于ＧＮＰｓ為多片層結(jié)構(gòu)，因此對生產(chǎn)工藝的要求大大降低，逡逑也大為縮小。逡逑
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U414;TQ127.11;TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 王超;張金喜;宋萍萍;王文濤;;基于多應(yīng)力蠕變回復(fù)試驗(yàn)的瀝青結(jié)合料高溫性能評價(jià)[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2013年12期

2 許丹;隋剛;楊青;張清杰;曾娟娟;楊小平;;石墨烯微片表面接枝PMMA及其環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2014年02期

3 李銀濤;李林繁;張艷;姚思德;謝雷東;;輻射接枝改性SBS-g-MAH熱氧老化研究[J];核技術(shù);2009年05期

4 余劍英;程松波;王曦林;梁永勝;;接枝率對MMA-g-SBS改性瀝青性能的影響[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2008年09期

5 付玉;余劍英;馮鵬程;周立平;郭連杰;;蒙脫土改性瀝青的制備與性能研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào);2007年09期

6 張婧娜,朱希嶺,張肖寧;瀝青混合料疲勞損傷的研究[J];哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào);1997年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 張冬梅;多尺度納米材料/SBS改性瀝青的制備與性能研究[D];湖南大學(xué);2018年

2 祝譚雍;基于再生瀝青混合料性能特點(diǎn)的再生路面設(shè)計(jì)研究[D];東南大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 劉濤;納米蒙脫土改性瀝青老化自愈合性能及機(jī)理研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2018年

2 王成超;碳納米材料改性瀝青的制備、機(jī)理與性能研究[D];長安大學(xué);2017年

本文編號：2684297