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原文传递 AAT改性沥青胶结料的老化性能和混合料的抗滑性能研究

论文题名：	AAT改性沥青胶结料的老化性能和混合料的抗滑性能研究
关键词：	AAT改性沥青;老化性能;胶结料;混合料;抗滑性能
摘要：	沥青老化会严重影响其路用性能，是很多路面病害产生的根本原因，为此通常会掺入改性剂，但是目前对改性沥青的老化微观作用机理研究还不完善，以及沥青微观特性与宏观性能的关系缺乏研究。本文选择AAT改性沥青，并以AH-70基质沥青和SBS改性沥青作为对比，通过分析老化前后各个沥青的微观特性变化，对比分析改性沥青的微观老化作用机理，进而建立了沥青化学官能团、微观形貌粗糙度与高低温流变特性之间的相互作用关系。同时沥青自身性能对混合料抗滑性能的影响研究不足，本文将所选沥青胶结料与AC-13和SMA-13两种级配组合，借助加速加载磨耗仪模拟使用过程，探究沥青种类对混合料抗滑性能的影响。本文主要研究内容及成果如下：　　（1）采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和原子力显微镜（AFM）微观手段分析老化对AAT改性沥青化学官能团和微观形貌结构的影响，通过定性和定量的方式探究其抗老化机理和变化趋势。结果表明：老化导致沥青的羰基、亚砜基含量增加，加剧分子间的締合并提高相互作用力，从而提高沥青的高温稳定性，SBS改性沥青和AAT改性沥青的丁二烯基含量则会降低。结合老化前后官能团的变化量以及对RTFOT老化时间的拟合分析可知，AAT改性剂能够有效抑制羰基和亚砜基官能团指数的上升，并有效延缓SBS改性剂的分解，从而缓解沥青的老化，降低沥青组分对RTFOT老化时间的敏感性。AAT改性沥青的微观形貌结构与AH-70基质沥青和SBS改性沥青相比没有明显的“蜂状结构”，而是分散均匀的黑白斑点，三维形貌表现为细小密集的波峰和波谷，这是由于纳米材料促进聚合物的分散，并与沥青形成纳米复合结构。老化使AH-70基质沥青和SBS改性沥青的“蜂状结构”数量减少，“蜂状结构”面积增大，而AAT改性沥青的老化前后微观形貌结构变化很小，归因于纳米复合结构的延缓老化作用。三种沥青的Rq、Rmax和ISAD整体上是随RTFOT老化时间的增加而增大，并且在相同老化条件下的AAT改性沥青的粗糙度指标均是最小的，说明AAT改性剂在沥青中分散均匀，形成了稳定的纳米复合结构。　　（2）利用动态剪切流变仪（DSR）分析老化对沥青高温流变特性的影响。研究结果表明：老化导致沥青内部分子间作用力增强、刚性增加，高温稳定性能提高。AAT改性剂相比SBS改性剂能更有效地提高沥青的高温稳定性和抗老化性能，同时有效降低了沥青高温流变特性对温度和RTFOT老化时间的敏感性。统计回归分析表明沥青化学官能团、微观形貌粗糙度与其宏观高温流变特性具有显著的相关性，通过分析老化前后化学官能团和微观形貌粗糙度的变化可以有效预测老化对沥青高温性能的影响。　　（3）借助弯曲梁流变仪（BBR）探究老化对沥青低温流变特性的影响。研究结果表明：老化会导致沥青内部分子间作用力增强、柔韧性降低，低温抗裂性能下降。在相同条件下AAT改性沥青的低温抗裂性能和抗老化性能表现最好，且有效改善了沥青低温流变特性对RTFOT老化时间的敏感性。统计回归分析表明沥青化学官能团、微观形貌粗糙度与其宏观低温流变特性具有显著的相关性，通过分析老化前后化学官能团和微观形貌粗糙度的变化可以有效预测老化对沥青低温性能的影响。　　（4）利用加速加载磨耗仪探究沥青种类对混合料抗滑性能的影响情况。研究结果表明：在磨耗过程中，混合料抗滑能力呈现先增后减的变化趋势，AAT改性沥青混合料的增长幅度比SBS改性沥青混合料和AH-70基质沥青混合料大，且AAT改性沥青混合料的增长持续期最久，所以表现出最好的抗滑性能。短期老化对沥青混合料抗滑性能的负面影响较小，但长期老化后沥青混合料抗滑性能会大幅下降，且沥青自身性能对混合料抗滑性能的影响基本丧失。
作者：	陈琦琦
专业：	建筑与土木工程
导师：	李志勇
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2022