復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質(zhì)量和使用壽命，威脅著行車安全。改性瀝青技術是降低這些道路病害的發(fā)生頻率、提高瀝青路面服務質(zhì)量最為有效的手段，在改性瀝青技術中，聚合物改性瀝青技術是目前的主流，但技術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合型改性瀝青進行了此種改性瀝青及其混合料技術性能的試驗研究，取得了良好的研究結果： 以高速剪切法為改性瀝青的制備方法，采用星點設計一效應面法，設計試驗并優(yōu)化工藝條件，制備了復合礦物填料改性瀝青(CMFMA)，其技術性能的

3、檢測結果表明：在CaS04晶須、有機膨潤土和SBR的共同作用下，瀝青的高溫性能得到了顯著地提高，軟化點提高了19.7℃，當量軟化點提高了11.1℃；瀝青的低溫性能也得到了明顯的改善，當量脆點降低了5℃，5℃延度增加了47cm；瀝青的彈性恢復值提高了91％。 選用AC-10瀝青混合料研究了CMFMA的膠結效果，試驗結果表明CMFMA混合料在具有良好的低溫抗裂性能基礎上，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應用于SMA路面的可行性，結果表明，其SMA混合料具有突出的抗車轍能力，混合料的動穩(wěn)定度平均值達到3100次/mm，滿足改性瀝青SMA混合料的技術要求。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，從試驗結果來看，CaSO<,4>晶須可增強SMA混合料抗車轍性能，但其摻量應達到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)瀝青膠體結構理論，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、有機膨潤土改善瀝青技術性能的作用機理是類瀝青膠團結構的填補，SBS和SBR改善瀝青技術性能的作用機理是瀝青膠團間作用力的增強，CMFMA則是類瀝青膠團結構的填補和瀝青膠團間作用力增強的綜合效應；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

6、分析(DMA)結果，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合瀝青改性劑配方制備了一種改性瀝青，在發(fā)揮復合改性劑各組分對瀝青作用優(yōu)勢的基礎上，實現(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>晶須和有機膨潤土在瀝青混合料中的作用特點以及CaSO<,4>晶須作為SMA混合料纖維穩(wěn)定劑的作