【摘要】：隨著我國公路建設事業(yè)的發(fā)展,瀝青路面材料性能研究不斷深入。瀝青的性能是關系到瀝青路面使用性能及壽命的關鍵因素,因此對瀝青材料進行深入研究十分必要。多聚磷酸是一種經(jīng)濟的改性劑且經(jīng)其改性的瀝青具有良好的技術性能和儲存穩(wěn)定性,因而具有較好的發(fā)展前景。但目前對其改性機制的研究還有待深入。近年來,國內(nèi)外學者對瀝青性能的研究多集中在宏觀層面,如流變特性、粘彈特性、粘結特性等,而對瀝青的微觀性能研究相對較少。本文通過四組分試驗(SARA)、紅外光譜試驗(IR)及原子力顯微鏡(AFM)試驗研究發(fā)現(xiàn),多聚磷酸(PPA)對瀝青的改性為化學改性。通過對由AFM得到的基質瀝青與PPA改性瀝青的形貌與相位圖分析發(fā)現(xiàn),摻入PPA后相位圖中連續(xù)相(para-phase)面積明顯減小,分散相(peri-phase)面積明顯增加,且蜜蜂結構(catana-phase)谷地尺寸變大,說明摻入PPA后瀝青中瀝青質含量將會增多而低溫抗裂性將有所減弱。通過瀝青試樣的AFM形貌圖發(fā)現(xiàn),SBS改性瀝青、PPA改性瀝青以及PPA-SBS復合改性瀝青的蜜蜂結構數(shù)量均明顯多于基質瀝青,其中PPA改性瀝青表現(xiàn)出蜜蜂結構體積增大的特性,而SBS改性瀝青則表現(xiàn)出小型蜜蜂結構數(shù)量增多的特性,而PPA復合改性瀝青則同時表現(xiàn)出上述兩種不同特性。在經(jīng)過薄膜老化試驗(TFOT)后,基質瀝青與SBS改性瀝青表面變化較為明顯,峰區(qū)尺寸明顯增加且更為密集,而PPA改性瀝青與PPA復合改性瀝青則變化不大,說明PPA改性瀝青及其復合改性瀝青抗老化性能優(yōu)于SBS改性瀝青與基質瀝青。在經(jīng)過壓力老化(PAV)后,四種瀝青的蜜蜂結構均明顯減少,瀝青表面起伏明顯減少,而PPA復合改性瀝青的蜜蜂結構依舊為最多,說明經(jīng)過PAV老化后,瀝青由多相結構向簡單相態(tài)結構過渡,相態(tài)差異逐漸減小。通過計算老化前后各瀝青的粗糙度參數(shù):均方根粗糙度(R_q)與峰密度(S_(ds))發(fā)現(xiàn),SBS改性瀝青的R_q稍大于PPA復合改性瀝青,大于PPA改性瀝青與基質瀝青。說明SBS改性瀝青與PPA復合改性瀝青的表面更為粗糙,自愈合性能較好。經(jīng)過TFOT老化后,四種瀝青的R_q均有所增大,其中基質瀝青與SBS改性瀝青的增幅較大,而PPA改性瀝青與PPA復合改性瀝青的增幅較小,說明PPA及PPA復合改性瀝青的抗老化性能優(yōu)于SBS改性瀝青與基質瀝青。經(jīng)過PAV老化后,四種瀝青的R_q均大幅減小,其中基質瀝青與SBS改性瀝青的減幅較大,而PPA改性瀝青與PPA復合改性瀝青的減幅較小。通過比較各瀝青的S_(ds)發(fā)現(xiàn),基質瀝青的S_(ds)最大,SBS改性瀝青次之,PPA復合改性瀝青最小,說明PPA復合改性瀝青的表面更為均勻,有更好的抵抗變形能力。經(jīng)過TFOT與PAV老化后,四種瀝青的S_(ds)均有所減小,PPA改性瀝青與PPA復合改性瀝青減幅較小,基質瀝青與SBS改性瀝青減幅較大,說明PPA改性瀝青與PPA復合改性瀝青在抵抗變形和抗老化能力上更為突出。通過對比各瀝青試樣的AFM力-曲線發(fā)現(xiàn),在經(jīng)過TFOT與PAV老化后,四種瀝青的粘附力曲線上各點數(shù)值都明顯減小,并結合老化前數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),PPA復合改性瀝青的最大分離力始終最大,PPA改性瀝青的最大分離力始終大于SBS改性瀝青與基質瀝青,說明無論老化前后,PPA復合改性瀝青粘附特性均優(yōu)于PPA改性瀝青、SBS改性瀝青及基質瀝青。另外,根據(jù)圖像及相關模型計算得到粘附力,楊氏模量,接觸剛度及表面能。結果表明,PPA復合改性瀝青的抗變形能力稍弱于PPA改性瀝青而優(yōu)于SBS改性瀝青與基質瀝青;PPA復合改性瀝青的粘附特性優(yōu)于其它三種瀝青;而SBS改性瀝青在抗變形能力與粘附特性方面均優(yōu)于基質瀝青。綜上所述,通過AFM的微觀分析,PPA復合改性瀝青在自愈合與抗變形能力方面均表現(xiàn)出較好的特性;在粘附性能及相關方面的抗老化性能均表現(xiàn)出優(yōu)于其它三種瀝青的特性,并且可改善PPA單獨改性瀝青的低溫性能較差及SBS單獨改性瀝青抗變形能力不足的缺陷,具有一定的復合改性意義。
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U414
【圖文】：

圖 1-1 瀝青相位圖中的四種結構 1-1 Four structrues of asphalt’s phase imagin于，其只能在 AFM 觀測瀝青時出現(xiàn)測研究瀝青的蜜蜂結構受到諸多學。Li 等人研究發(fā)現(xiàn)，蜜蜂結構是由巨大不同導致的。由于瀝青質無法同的條紋是由于瀝青質的沉淀造成的。，代替的是一些斑點，很有可能是改近而溶解了瀝青質造成的[69]。Carbog蠟、高級芳香烴、長烷基鏈瀝青質在結構是由結晶蠟與瀝青分子相互作用試驗室溫有很大關系，隨著溫度升高含蠟部分中結晶后的蠟與不含蠟的部時其在圖形中的密度也與瀝青質息息

圖 2-1AFM 測試原理圖Fig 2-1 Schematic of an AFM圖 2-2 力曲線測試過程Fig 2-2 The force curve evaluation procedure鏡內(nèi)置激光發(fā)射器發(fā)射的一束激光照射至固定有探針的，在掃描時，激光會隨著試樣表面形貌的不同而改變反射成光柵圖。AFM 的測試模式主要有三種，即接觸模式、

【參考文獻】

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本文編號：2740075