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原文传递复合矿物填料改性沥青及其混合料路用性能研究

论文题名：	复合矿物填料改性沥青及其混合料路用性能研究
关键词：	改性沥青;复合矿物填料;有机膨润土;SMA;纤维稳定剂;沥青路面;路用性能
摘要：	沥青路面是目前公路交通的主要路面型式，特别是在高等级路面中，沥青路面的优势更为明显。沥青路面受自然条件和行车荷载的作用，经常会发生一些道路病害，这些道路病害降低了沥青路面的服务质量和使用寿命，威胁着行车安全。改性沥青技术是降低这些道路病害的发生频率、提高沥青路面服务质量最为有效的手段，在改性沥青技术中，聚合物改性沥青技术是目前的主流，但技术和价格等因素限制着聚合物改性沥青的大规模使用。矿物材料技术的发展为拓宽沥青改性剂的选择范围、降低改性沥青的生产成本开辟了新的途径。目前，常见的矿物材料沥青改性剂有硅藻土、炭黑、硫磺、玄武岩纤维等。本文以CaSO<,4>晶须、有机膨润土和SBR制备了一种以矿物填料为主要改性剂剂、聚合物为辅助改性剂的复合型改性沥青进行了此种改性沥青及其混合料技术性能的试验研究，取得了良好的研究结果：以高速剪切法为改性沥青的制备方法，采用星点设计一效应面法，设计试验并优化工艺条件，制备了复合矿物填料改性沥青(CMFMA)，其技术性能的检测结果表明：在CaS04晶须、有机膨润土和SBR的共同作用下，沥青的高温性能得到了显著地提高，软化点提高了19.7℃，当量软化点提高了11.1℃；沥青的低温性能也得到了明显的改善，当量脆点降低了5℃，5℃延度增加了47cm；沥青的弹性恢复值提高了91％。选用AC-10沥青混合料研究了CMFMA的胶结效果，试验结果表明CMFMA混合料在具有良好的低温抗裂性能基础上，具有突出的高温稳定性和良好的抗水侵害性能；同时，本文选用SMA-13沥青混合料，着重从高温抗车辙性能方面，探讨了CMFMA应用于SMA路面的可行性，结果表明，其SMA混合料具有突出的抗车辙能力，混合料的动稳定度平均值达到3100次/mm，满足改性沥青SMA混合料的技术要求。此外，还探讨了CaSO<,4>晶须作为SMA混合料纤维稳定剂的作用效果，从试验结果来看，CaSO<,4>晶须可增强SMA混合料抗车辙性能，但其掺量应达到0.9wt％(占沥青混合料的重量百分比)，低于这一掺量，CaSO<,4>晶须的作用效果不显著。根据沥青胶体结构理论，从采用扫描电镜(SEM)观察到的改性沥青微观形貌出发，通过差示热量扫描法(DSC)对比了几种改性沥青的热稳定性质，提出CaSO<,4>晶须、有机膨润土改善沥青技术性能的作用机理是类沥青胶团结构的填补，SBS和SBR改善沥青技术性能的作用机理是沥青胶团间作用力的增强，CMFMA则是类沥青胶团结构的填补和沥青胶团间作用力增强的综合效应；同时由“填料一沥青”高分子悬浮液理论模型，并根据动态力学分析(DMA)结果，分析了改性剂对悬浮液的固相体积分率和固相分率的影响，分析结果表明，矿物改性剂对沥青黏滞性的增加，是沥青混合料高温抗车辙能力提高的主要原因。本文首次提出了以矿物填料为主剂的复合沥青改性剂配方制备了一种改性沥青，在发挥复合改性剂各组分对沥青作用优势的基础上，实现了沥青及其混合料路用性能的全面改善；同时，首次探讨了CaSO<,4>晶须和有机膨润土在沥青混合料中的作用特点以及CaSO<,4>晶须作为SMA混合料纤维稳定剂的作用效果。本文的研究为促进CaSO<,4>晶须和有机膨润土在道路沥青中的应用、最大效能地发挥矿物材料在沥青中的作用优势、降低改性沥青的生产成本以及促进改性沥青的大规模应用奠定了一定的理论基础。
作者：	田泽峰
专业：	矿物加工工程
导师：	韩跃新
授予学位：	博士
授予学位单位：	东北大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文