膠粉改性瀝青制備新工藝和改性機(jī)理的研究.pdf

1、本論文對膠粉改性瀝青母料工藝進(jìn)行了優(yōu)化，加入了預(yù)混步驟，制備出了均勻穩(wěn)定的母料和性能優(yōu)良的樣品，不但解決了嚴(yán)重影響工業(yè)化生產(chǎn)的膠粉上浮現(xiàn)象，而且顯著提高了混合效率，改善了混合效果，并對各影響因素做了也做了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。本文還篩選出了新的膠粉供應(yīng)商以保證工業(yè)化生產(chǎn)的順利進(jìn)行，并對其供應(yīng)的膠粉所制備的改性瀝青的常規(guī)性能、SHRP性能做了全面考察，同時還設(shè)計(jì)出了簡易的干燒法對膠粉的品質(zhì)進(jìn)行評價(jià)。在此基礎(chǔ)上，利用布氏旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)、動態(tài)剪切流變儀

2、和熒光顯微鏡對改性瀝青的流變行為和形態(tài)特征進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，提出了膠粉改性瀝青機(jī)理。 首先通過對母料工藝的優(yōu)化研制出了預(yù)混-母料制備工藝，確定了工藝參數(shù)如下：瀝青預(yù)熱溫度，140℃，瀝青預(yù)混溫度，150℃，混合時間1.5-2小時，混合溫度，190-210℃。 考察了膠粉的品種、目數(shù)、加入量對預(yù)混效果的影響。結(jié)果表明，膠粉品種和粒徑對預(yù)混效果影響不大，而采用常溫助劑法膠粉，或膠粉粒徑越小，預(yù)混效果越好。存在著一最高膠粉加入

3、量為50﹪左右，超過這一含量預(yù)混不均勻。 篩選出的膠粉供應(yīng)商生產(chǎn)的分別是常溫粉碎法膠粉和常溫助劑法膠粉，二者所制備的膠粉改性瀝青都表現(xiàn)出良好的常規(guī)性能和SHRP性能，均達(dá)到所規(guī)定的性能要求，SHRP分級分別為70-28和76-28。通過干燒法的評價(jià)發(fā)現(xiàn)，膠粉的干燒法殘余量與其所制備改性瀝青的常規(guī)性能聯(lián)系緊密，干燒法殘余量在43﹪以下的膠粉所制備改性瀝青的常規(guī)性能均能達(dá)到所規(guī)定的性能要求。 考察了基質(zhì)瀝青和母料的流變行為。

4、結(jié)果表明，與基質(zhì)瀝青相比，膠粉改性瀝青母料的流變行為產(chǎn)生了明顯的改變，最主要的特征是顯著改善了瀝青材料的感溫性、高溫抗變形能力和彈性，以及中低溫抗開裂性能。 考察了混合工藝條件和膠粉因素對母料的流變行為的影響。結(jié)果表明，混合工藝條件和膠粉因素對改性瀝青母料流變特性影響顯著。隨著混合時間的增加，體系會達(dá)到一個“臨界點(diǎn)”，Eη和n值隨剪切速率和測量溫度的變化趨勢，以及G″和G′隨頻率的變化趨勢，都發(fā)生了明顯的改變，表明體系內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)

5、生了根本的轉(zhuǎn)變。存在著最佳混合溫度為190-210℃、最佳膠粉含量為25-30﹪，混合溫度過低，膠粉含量過高混合效果嚴(yán)重滯后。膠粉品種對母料流變行為影響不大，常溫助劑法膠粉改性效果優(yōu)于常溫粉碎法膠粉。膠粉粒徑對母料的流變行為影響很小，尤其是超過“臨界點(diǎn)”后，其影響可以忽略。 考察了不同改性工藝對樣品流變行為的影響。結(jié)果表明，傳統(tǒng)濕法工藝制備樣品的流變行為與未超過“臨界點(diǎn)”的母料的流變行為完全一致。而新型工藝制備樣品的流變行為則與

6、已經(jīng)超過“臨界點(diǎn)”的母料的流變行為相類似，僅在G″和G′隨頻率的變化趨勢方面存在著較大的差異。這表明兩種樣品體系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在著根本的差異。 采用熒光顯微鏡考察了基質(zhì)瀝青、母料和樣品的形態(tài)特征。結(jié)果表明，基質(zhì)瀝青呈現(xiàn)均勻的綠色，而加入膠粉改性劑后，則表現(xiàn)為大量的層狀結(jié)構(gòu)相互疊加其間夾雜著絮狀結(jié)構(gòu)和點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)，隨著混合的繼續(xù)，層狀結(jié)構(gòu)逐漸消失，絮狀結(jié)構(gòu)先增多后消失，點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)增多且逐漸細(xì)化。不同工藝所制備樣品的形態(tài)相差很大，傳統(tǒng)工藝制

7、備樣品也呈現(xiàn)出大量的層狀結(jié)構(gòu)相互疊加，而新型工藝制備樣品則呈現(xiàn)出均勻而連續(xù)的層狀結(jié)構(gòu)。 還考察了“力化學(xué)”因素對母料流變行為的影響、混合過程中體系溫度和凝膠含量的變化。結(jié)果表明，“力化學(xué)”因素促進(jìn)了溶脹膠粉的有效降解，顯著提高了體系的混合效率。同時觀察到混合體系中產(chǎn)生了大量的熱量使自身溫度迅速提高。體系的凝膠含量在開始階段很大，在混合達(dá)到2小時后，凝膠含量迅速降低。 通過上述研究并根據(jù)“力化學(xué)”原理，提出本工藝的改性機(jī)理