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碳化硅(SiC)改性沥青及其混合料性能研究
| 论文题名： | 碳化硅(SiC)改性沥青及其混合料性能研究 |
| 关键词： | 改性沥青;碳化硅;混合料;玻璃纤维;路用性能 |
| 摘要： | 公路交通作为我国重要的运输方式之一，在国民建设中的地位越来越重要，随着经济的发展，我国对公路，尤其是沥青道路的耐久性和功能性提出了更高的要求，沥青道路常因耐久性不足而出现凹陷、车辙、泛油等病害，严重影响其使用寿命，因此提升沥青道路的耐久性及功能性也成为了道路建设领域现阶段的的热点之一。近些年，碳化硅（SiC）因其自身高熔点、高强度、耐磨性好以及导热性能优异等特点开始被道路材料研究者所关注，并将纳米SiC应用于飞行甲板和军用机场，显著提升了跑道的耐久性和使用寿命。如果能将SiC应用在沥青路面，提升沥青路面的耐久性并赋予一定的功能性，那么不仅能够延长沥青道路使用寿命，同时可以为多功能道路领域的研究提供参考。 基于此，本文采用SiC作为沥青改性材料，利用高速剪切的方式制备SiC改性沥青，并通过基本物理性能测试、TFOT老化试验、PAV老化试验等得到了SiC最佳粒径与最佳掺量，通过分析数据与试验验证对SiC改性沥青的进行改性机理分析，最后基于AC-16级配找出最佳油石比，采用不同种类与掺量的纤维对改性沥青混合料进行性能补强，并对其功能性的扩展进行试验，达到提高SiC改性沥青混合料的耐久性和功能性的目的。通过本文的研究可得到以下几点结论： （1）根据沥青基本性能试验得知，SiC的加入能够显著提升沥青的高温稳定性与耐老化性能，延长沥青在高温环境下的使用寿命，同时耐低温性能会有所降低，综合认定SiC粒径1um、掺量7％的掺配方案所得到的改性沥青性能最优。 （2）从沥青老化试验中质量损失的角度发现问题，并通过傅里叶红外光谱测试、沥青化学四组分试验以及SiC与油之间的吸脱附模拟验证得知，SiC与沥青以物理共混为主，而SiC的加入能够显著提升沥青耐老化性能的原因与SiC自身结构能够吸附沥青组分中的油分有关。 （3）基于不同方案的最佳油石比，分别对玻璃纤维、玄武岩纤维和聚酯纤维的不同掺量与SiC改性沥青混合料的适配性进行试验分析，通过劈裂试验和车辙试验的结果发现掺量为0.3%的玻璃纤维对SiC改性沥青混合料的综合耐久性补强效果最佳，而导电融雪模拟试验表明SiC改性沥青混合料在路面除雪功能上有一定的实用价值。 结果表明，SiC对于延长沥青道路使用寿命以及提高高温路用性能有显著效果，通过搭配适量玻璃纤维还能够增强其低温路用性能，很好地提升了沥青路面的耐久性，延长了其使用寿命，同时具备向多功能沥青道路发展的潜力。 |
| 作者： | 张颖森 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 高颖;弓社强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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