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原文传递粉煤灰复合改性沥青胶浆路用性能的研究

论文题名：	粉煤灰复合改性沥青胶浆路用性能的研究
关键词：	沥青胶浆;粉煤灰;路用性能;复合改性
摘要：	依据分散系理论，填料作为分散相，在胶浆分散系中起“加劲作用”，即增强胶浆分散系的模量，在不改善温度敏感性的前提下，改善沥青胶浆高温性能的同时，必然损害胶浆的低温性能。SBS聚合物改性沥青的成功，说明了优化沥青内部结构，是提高沥青胶浆高低温性能的关键所在。为此，选取孔隙结构丰富的粉煤灰，以改善沥青胶浆内部结构为出发点，进行如下研究。　　首先，测试各类填料的基本性能，初步判断粉煤灰替代矿粉的优缺点。同矿粉相比，粉煤灰普遍具有密度小、孔隙结构丰富、活性强的等特性，因此易于提高沥青胶浆的高温稳定性；但由于燃烧条件、回收工艺的不同，不同粉煤灰的粒度、比表面积、亲水系数及化学组成差异较大，其中平均粒度小于2μm的超细粉煤灰产生团聚现象，不利于发挥粉煤灰的微集料效应。　　其次，综合考虑粉煤灰沥青胶浆的高低温性能，确定粉胶比为1.0；在此粉胶比下，通过粉煤灰改性沥青胶浆的车辙因子、回复率、蠕变柔量、蠕变劲度等指标，评价粉煤灰沥青胶浆相比矿粉沥青胶浆的优劣。试验表明，相比矿粉胶浆，粉煤灰胶浆仍以损害低温抗裂性为代价，提高其高温稳定性。　　随后，通过多元非线性回归分析，可分析填料部分物理化学参数对沥青胶浆的影响如下：亲水系数与车辙因子及蠕变劲度呈现反比例函数关系，比表面积、孔容积与车辙因子及蠕变劲度呈线性关系。其中，亲水系数对沥青胶浆高温性能的影响最大，孔容积对沥青胶浆低温性能影响最大。　　进而，为兼顾粉煤灰沥青胶浆的高温与低温性能，基于化学键理论，提出采用硅烷偶联剂和NaOH对粉煤灰表面改性的复合改性方法，以及适合沥青胶浆体系的偶联剂使用原则。复合改性较好地解决超细粉煤灰的团聚现象，可同时提高粉煤灰沥青胶浆的高低温性能。相比矿粉沥青胶浆，实现了粉煤灰沥青胶浆高温稳定性与极限应力下低温抗裂性的同时提高。　　最后，结合粉煤灰沥青胶浆路用性能，通过红外光谱与XRD试验进一步明确复合改性的机理。结果显示，硅烷偶联剂亲无机基团与填料发生脱水缩合反应，亲有机基团与沥青高分子或 SBS高聚物缠绕而形成“锚固”结构；NaOH水溶液对填料表面的溶蚀作用，增加了填料孔隙结构及比表面积，增强了粉煤灰-沥青表面的物理吸附，可作为改善填料孔隙结构的一种手段，使其沥青胶浆具有良好的高温稳定性。　　以上研究证明，粉煤灰孔隙结构丰富、比表面积较大，其沥青胶浆具有较好的高温稳定性。通过复合改性的方法，优化胶浆内部结构，在保持粉煤灰沥青胶浆高温稳定性的同时，显著提高其低温抗裂性，说明利用粉煤灰来改性沥青胶浆具有一定的应用价值及研究意义。
作者：	牛力达
专业：	交通运输工程
导师：	冯德成
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工业大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文