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原文传递新型树脂改性沥青路用性能及改性机理研究

论文题名：	新型树脂改性沥青路用性能及改性机理研究
关键词：	树脂类改性沥青;路用性能;改性机理;微观表征
摘要：	树脂类改性沥青作为一种高性能路面材料，在过去十几年里已经得到大量研究和广泛应用，在现今道路领域仍占有重要地位。为进一步推进、推广树脂类改性沥青及其混合料的研究及应用，本文以一种新型的高性能树脂材料：喷涂聚脲树脂(Sprayedpolyurea，SPUA)为对象，研究了SPUA的粒径、掺量等参数对沥青胶结料力学性能、微观形貌特征及物化特性等性能的影响规律，以期为SPUA材料在沥青道路材料领域后续的研究、应用和推广提供有益的参考和指导。　　首先，本文从力学试验、交互作用和相容性三种角度综合分析并优选了SPUA的最佳应用粒径；并在最佳应用粒径的基础上，采用基础性能试验、高温流变试验和疲劳试验研究了SPUA的掺量变化对沥青胶结料性能的影响规律；在离析试验的基础上，结合基础性能试验、流变试验和热物性能试验分析了掺量变化下SPUA改性沥青胶结料(Sprayedpolyureamodifiedasphalt，SPMA)的离析特性，并利用Han曲线和Cole-Cole曲线动态跟踪了SPMA相容性随温度的变化情况；最后，围绕热物性能、微观形貌表征及元素和官能团组成等方面揭示了SPMA的改性机理。主要研究结论如下：　　(1)小粒径的SPUA具有更大的比表面积和发达的表面孔洞结构，能够与沥青胶结料形成更加紧密的结合，对改性沥青胶结料的高低温性能和相容性起到积极的影响。因此，优选了较小粒径的SPUA作为本文后续的研究对象。　　(2)在最佳应用粒径的基础上，提高SPUA含量对能够有效提高沥青胶结料的软化点和表观粘度，降低针入度和延度，这意味着沥青胶结料的高温稳定性、抗变形性能得到改善，但相当大程度地劣化了低温抗裂性能。多种高温流变试验结果表明提高SPUA含量提高了沥青胶结料的复数模量G、车辙因子G/sinδ和蠕变恢复率R，降低相位角δ和不可恢复蠕变柔量Jnr，改善了沥青胶结料的高温抗变形性能、弹性恢复性能。但SPUA的存在对沥青胶结料的温度敏感性产生了不利影响。此外，值得注意的是，多应力重复蠕变试验对沥青胶结料粘弹性能变化更加敏感，能够更好的区分沥青胶结料性能因SPUA掺量变化而引起的改变。　　(3)SPUA的存在对沥青胶结料的抗疲劳性能起积极作用，且沥青胶结料疲劳寿命与SPUA掺量呈正相关关系。相比时间扫描试验，线性振幅扫描试验具有完整、成熟的理论体系和评价标准，同时，试验结果显示线性振幅扫描试验对沥青胶结料的疲劳性能更加敏感，能够区分沥青胶结料的性能差异。　　(4)改性沥青胶结料的离析程度与SPUA含量密切相关，其离析行为随着改性剂掺量的增加而加剧。但储存稳定性试验结果显示在大掺量下，改性沥青胶结料仍满足规范要求，具备良好的相容性。同时，Han曲线和Cole-Cole曲线显示无论是基质沥青胶结料还是改性沥青胶结料均属于多相混合物体系。适当提高温度有利于改性沥青胶结料体系的相容性，而改性剂掺量的增加对相容性产生了负面影响。　　(5)在添加SPUA后，沥青胶结料表面的微观“蜂状结构”消失，意味着改性剂对沥青胶结料的组分、结构产生了影响。差示扫描热试验和热重-红外试验均表明SPUA改善了沥青胶结料的热稳定性。此外，部分红外吸收峰的消失揭示了SPUA改性沥青胶结料的改性机理为物理改性和化学改性。
作者：	彭钦源
专业：	土木工程
导师：	尹应梅;孙晓龙
授予学位：	硕士
授予学位单位：	广东工业大学
学位年度：	2023