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原文传递热氧条件下纳米蒙脱土/SBS改性沥青及混合料自愈合性能

论文题名：	热氧条件下纳米蒙脱土/SBS改性沥青及混合料自愈合性能
关键词：	公路路面;改性沥青;纳米蒙脱土;丁腈橡胶;热氧老化;自愈合性能
摘要：	近年来随着我国基础设施网络的加快完善，沥青混凝土路面成为了我国新建高等级公路路面面层最常用的材料之一。然而由于沥青路面在长期使用过程沥青路面中的一些不可见的轻微损伤将逐渐萌生并扩展为可见的宏观裂纹，破坏了沥青路面的整体稳定性。因而近年来研究人员开始致力于引入以纳米材料愈合法为代表的主动愈合增强技术来促进沥青材料的自主愈合，与被动愈合增强技术相比，经过纳米材料改性过后的沥青路面可以在不依赖外界环境的前提下达成促进沥青内部微裂纹愈合的目的。尽管目前相关领域研究学者对纳米改性沥青愈合规律进行了诸多研究，但目前对不同热氧老化程度下纳米改性沥青及混合料的自愈合性能的研究仍有待进一步完善，针对热氧老化对纳米改性沥青愈合性能的影响机理的研究更为稀少。因此需要研究不同愈合环境下纳米蒙脱土/SBS改性沥青（MS）及其混合料的自愈合性能，重点分析热氧老化对MS自愈合性能的影响机理。　　研究基于动态剪切流变仪以时间扫描模式进行损伤-愈合加载试验，通过设计不同水平的愈合温度、损伤度、愈合时间以及老化程度，基于能量耗散理论研究不同损伤次数下MS的自愈合性能；并辅以扫描电子显微镜试验、傅里叶红外光谱试验以及凝胶色谱试验分析沥青微观形貌、化学结构以及分子量分布对其多次损伤愈合性能的影响，以此对热氧老化对MS愈合性能的影响机理进行表征；最终以多次愈合指数（MHI）为指标，基于半圆弯拉试验对MS混合料的自愈合性能进行研究。　　研究结果表明：MS比SBS改性沥青具有更好的自愈合能力。加入纳米蒙脱土后，即使经过多次损伤，沥青仍可保持较好的自愈合性能。通过适当提高愈合温度及时间可改善MS的自愈合性能，损伤程度与老化程度的增加则将导致沥青愈合性能的下降。而纳米蒙脱土的加入可以削弱热氧老化对沥青愈合性能的影响，同时沥青中也具有更多的长分子链及小分子，有效的抑制了氧化过程对沥青化学结构与分子量分布的影响，从而保证了经过热氧老化后的沥青依然具有较好的愈合性能。基于疲劳-愈合加载模式下的半圆弯拉疲劳试验表明纳米蒙脱土可以有效的促进沥青混合料的多次愈合性能，同时削弱老化对其愈合性能的影响。MS混合料适宜的愈合温度及愈合时间分别为40℃及2h，沥青混合料的愈合指数MHI可达54.4%，但随着损伤程度及老化程度的增加，沥青混合料的自愈合性能呈加速下降的趋势。　　综上所述，纳米蒙脱土/SBS改性沥青及其混合料具有良好的自愈合性能，并可抑制热氧老化对沥青愈合性能的影响，在适宜的愈合条件下老化后的沥青依然具有较好的愈合能力。研究结果可为纳米改性沥青自愈合性能后续的相关研究及应用提供参考。
作者：	杨宗昊
专业：	交通运输工程
导师：	程培峰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东北林业大学
学位年度：	2022