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原文传递 LUCOBIT/橡胶复合改性沥青流变及粘附特性研究

论文题名：	LUCOBIT/橡胶复合改性沥青流变及粘附特性研究
关键词：	复合改性沥;LUCOBIT;橡胶粉青;高温稳定性;Burgers流变模型;表面形貌;粘附特性
摘要：	本文采用德国路可比公司生产的LUCOBIT1210A添加剂和废旧轮胎橡胶粉(WTR)进行复合改性沥青，开展橡胶沥青和复合改性沥青流变（如高温流变特性、低温流变特性）及粘附特性的研究，采用理论分析与试验研究相结合的方法，探讨了复合改性沥青流变的高温流变特性，并通过弯曲梁流变仪（BBR）试验测试了其低温性能。同时基于原子力显微镜(AFM)测试了复合改性沥青的微观形貌，并进一步分析了复合改性沥青的抗老化性能。最后以玄武岩作为集料，通过宏观粘结试验（法向拉拔试验、斜剪试验）研究了复合改性沥青与玄武岩集料水损害前后的粘结特性。为进一步提高橡胶改性沥青的高温性能、抗老化性能和粘附特性提供重要的技术保障。　　本文取得的主要研究成果如下：　　1．基于德国路可比公司生产的LUCOBIT1210A添加剂和废旧轮胎橡胶粉，选取LUCOBIT1210A掺量(5%和10%)和废旧轮胎橡胶粉掺量(15%、20%和25%)进行橡胶沥青和复合改性沥青的制备，并通过旋转薄膜烘箱(RTFO)和压力老化容器(PAV)对其进行短期老化和长期老化。通过动态流变剪切仪(DSR)对老化前后的橡胶沥青和复合改性沥青进行温度扫描和频率扫描，分析其复数模量和相位角的变化规律，并进一步进行了多重应力重复恢复试验(MSCR)分析了其应力敏感性，同时采用Burgers流变本构模型对重复蠕变试验数据拟合并分析各种沥青粘弹特性组成。最后采用弯曲梁流变仪(BBR)研究了各种沥青的低温流变特性。结果表明，复合改性沥青高温性能优于单一橡胶粉改性沥青的高温性能；橡胶粉能增加沥青的应力敏感性，但LUCOBIT1210A的加入能有效地降低沥青的应力敏感性；粘弹特性分析表明橡胶粉和LUCOBIT1210A主要通过提高沥青的延迟弹性占比来提高沥青变形恢复能力。橡胶粉可以有效提高沥青的低温性能，LUCOBIT改善沥青低温效果不明显。　　2．采用原子力显微镜(AFM)对制备的各种沥青样品进行表面形貌测试，通过观察其蜂状结构的多少和大小分析其复合改性沥青的抗老化性能。并通过红外光谱（FTIR）和热重分析(TG)测试其官能团和分子结构的变化及热稳定性。结果表明，橡胶粉和LUCOBIT都有抗老化作用，且LUCOBIT抗老化效果更明显。红外光谱分析发现单纯橡胶粉改性沥青没有新的官能团产生，橡胶改性沥青属于物理混溶，是一种非均匀体系；橡胶粉和LUCOBIT复合改性沥青产生了新的官能团，以物理混溶为主，且伴有化学反应。热重分析发现加入一定掺量的橡胶粉和LUCOBIT都不影响沥青的热稳定性，且都在300℃~600℃之间发生了较大的质量损失。　　3．本文通过采用玄武岩作为集料，通过法向拉拔试验和斜剪试验分析两种破坏形式下沥青与集料的粘结性能，同时研究了通过控制环境（水温）加速水损害后的粘结性能变化规律。通过分析两种不同破坏形态下的试验结果，研究发现增加橡胶粉掺量，抗拉强度和斜剪强度都有所增加，但当橡胶粉掺量超过20%时，抗拉强度和斜剪强度增加幅度有所下降。LUCOBIT改性剂可以进一步提高沥青与玄武岩粘结抗拉强度和斜剪强度；加速水损害后，发现橡胶掺量越多，损伤程度越大，LUCOBIT改性剂的加入可以减缓其水损害，同时发现法向拉拔粘结强度是斜剪粘结强度的10~20倍。
作者：	赵增刚
专业：	一般力学与力学基础
导师：	马雯波
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湘潭大学
学位年度：	2020