復(fù)合礦物填料改性瀝青及其混合料路用性能研究.pdf

1、瀝青路面是目前公路交通的主要路面型式，特別是在高等級路面中，瀝青路面的優(yōu)勢更為明顯。瀝青路面受自然條件和行車荷載的作用，經(jīng)常會發(fā)生一些道路病害，這些道路病害降低了瀝青路面的服務(wù)質(zhì)量和使用壽命，威脅著行車安全。改性瀝青技術(shù)是降低這些道路病害的發(fā)生頻率、提高瀝青路面服務(wù)質(zhì)量最為有效的手段，在改性瀝青技術(shù)中，聚合物改性瀝青技術(shù)是目前的主流，但技術(shù)和價格等因素限制著聚合物改性瀝青的大規(guī)模使用。 礦物材料技術(shù)的發(fā)展為拓寬瀝青改性劑的選擇范

2、圍、降低改性瀝青的生產(chǎn)成本開辟了新的途徑。目前，常見的礦物材料瀝青改性劑有硅藻土、炭黑、硫磺、玄武巖纖維等。本文以CaSO<,4>晶須、有機(jī)膨潤土和SBR制備了一種以礦物填料為主要改性劑劑、聚合物為輔助改性劑的復(fù)合型改性瀝青進(jìn)行了此種改性瀝青及其混合料技術(shù)性能的試驗(yàn)研究，取得了良好的研究結(jié)果： 以高速剪切法為改性瀝青的制備方法，采用星點(diǎn)設(shè)計一效應(yīng)面法，設(shè)計試驗(yàn)并優(yōu)化工藝條件，制備了復(fù)合礦物填料改性瀝青(CMFMA)，其技術(shù)性能的

3、檢測結(jié)果表明：在CaS04晶須、有機(jī)膨潤土和SBR的共同作用下，瀝青的高溫性能得到了顯著地提高，軟化點(diǎn)提高了19.7℃，當(dāng)量軟化點(diǎn)提高了11.1℃；瀝青的低溫性能也得到了明顯的改善，當(dāng)量脆點(diǎn)降低了5℃，5℃延度增加了47cm；瀝青的彈性恢復(fù)值提高了91％。 選用AC-10瀝青混合料研究了CMFMA的膠結(jié)效果，試驗(yàn)結(jié)果表明CMFMA混合料在具有良好的低溫抗裂性能基礎(chǔ)上，具有突出的高溫穩(wěn)定性和良好的抗水侵害性能；同時，本文選用SMA

4、-13瀝青混合料，著重從高溫抗車轍性能方面，探討了CMFMA應(yīng)用于SMA路面的可行性，結(jié)果表明，其SMA混合料具有突出的抗車轍能力，混合料的動穩(wěn)定度平均值達(dá)到3100次/mm，滿足改性瀝青SMA混合料的技術(shù)要求。此外，還探討了CaSO<,4>晶須作為SMA混合料纖維穩(wěn)定劑的作用效果，從試驗(yàn)結(jié)果來看，CaSO<,4>晶須可增強(qiáng)SMA混合料抗車轍性能，但其摻量應(yīng)達(dá)到0.9wt％(占瀝青混合料的重量百分比)，低于這一摻量，CaSO<,4>晶須

5、的作用效果不顯著。 根據(jù)瀝青膠體結(jié)構(gòu)理論，從采用掃描電鏡(SEM)觀察到的改性瀝青微觀形貌出發(fā)，通過差示熱量掃描法(DSC)對比了幾種改性瀝青的熱穩(wěn)定性質(zhì)，提出CaSO<,4>晶須、有機(jī)膨潤土改善瀝青技術(shù)性能的作用機(jī)理是類瀝青膠團(tuán)結(jié)構(gòu)的填補(bǔ)，SBS和SBR改善瀝青技術(shù)性能的作用機(jī)理是瀝青膠團(tuán)間作用力的增強(qiáng)，CMFMA則是類瀝青膠團(tuán)結(jié)構(gòu)的填補(bǔ)和瀝青膠團(tuán)間作用力增強(qiáng)的綜合效應(yīng)；同時由“填料一瀝青”高分子懸浮液理論模型，并根據(jù)動態(tài)力學(xué)

6、分析(DMA)結(jié)果，分析了改性劑對懸浮液的固相體積分率和固相分率的影響，分析結(jié)果表明，礦物改性劑對瀝青黏滯性的增加，是瀝青混合料高溫抗車轍能力提高的主要原因。本文首次提出了以礦物填料為主劑的復(fù)合瀝青改性劑配方制備了一種改性瀝青，在發(fā)揮復(fù)合改性劑各組分對瀝青作用優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了瀝青及其混合料路用性能的全面改善；同時，首次探討了CaSO<,4>晶須和有機(jī)膨潤土在瀝青混合料中的作用特點(diǎn)以及CaSO<,4>晶須作為SMA混合料纖維穩(wěn)定劑的作