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原文传递基于梯度活化的大掺量橡胶沥青相互作用机理与沥青混合料性能研究

论文题名：	基于梯度活化的大掺量橡胶沥青相互作用机理与沥青混合料性能研究
关键词：	橡胶沥青;废旧胶粉;掺杂改性;梯度活化;相互作用;流变性能;路用性能
摘要：	在我国“双碳”战略下，固体废弃物的再回收利用具有重大意义。废轮胎胶粉作为一种沥青改性剂，不仅能够在一定程度上延缓沥青材料的消耗，同时对铺面沥青材料性能的提升带来较大程度改善。但由于橡胶沥青黏度大，相容性和储存稳定性差，目前橡胶沥青的胶粉掺量在15～20％左右。为实现橡胶沥青中废旧胶粉的大掺量替代,本文在高分散稳定型活性胶粉的活化工艺与活化机理研究的基础上，对30％的高掺量橡胶沥青相互作用机理及流变性能进行了系统的研究。　　探究分析了熟化活化、预溶胀活化、微波活化三种废胶粉预处理工艺下的胶粒表面活性变化;同时采用多种宏微观分析方法多角度表征不同活化方式下的橡胶改性沥青及其混合料力学性能;通过对性能评价发现预溶胀活化后的橡胶改性沥青相容性最好，建议从预溶胀角度出发对胶粒与沥青间的相容性进行改善。　　采用预溶胀+双螺杆挤出梯度活化方式实现对废胶粉的深度处理，利用正交试验开展胶粉深度处理工艺参数优化，发现胶粉处理工艺影响因素由大到小的排序为:挤出温度＞发育温度＞挤出转速＞发育时间＞挤出遍数＞芳烃油掺量。采用TOPSIS综合分析法，对不同梯度活化工艺下的高掺量胶粉改性沥青的软化点、135℃黏度、50℃车辙因子进行综合分析，基于TOPSIS分析综合评价值与溶解度关联性并根据胶粒表面微观形貌和官能团变化对胶粉梯度处理程度进行了 “深区”、“中区”和“浅区”的划分，发现经过甲苯抽提后的胶粒可溶分中出现了苯环邻二取代和共轭双键，即胶粒在深度处理过程中，S-S键、C-S键和C=S双键实现了分级断裂，有明显的硫化降解作用，交联键结构发生变化，但产生了硫化返原现象。　　借助微观手段与宏观手段结合揭示了胶粒与沥青间的相互作用机理，探究了橡胶改性沥青相容性变化规律。发现高掺量橡胶沥青的相容性随着处理深度的加深呈现先增大后减小的趋势，当挤出温度超过220℃时，胶粒在深度处理的过程中出现硫化返原现象，且处理程度越深，硫化返原情况越严重，此时胶粒中的小分子出现再结合的情况，使得胶粒粒径变大，颗粒效应增强;胶粒与沥青间的分离比会随着胶粒处理程度的加深而增大;重组后的高掺量胶粉改性沥青在相容性方面具有一定优势，其保留了胶粉的部分增柔降敏作用，又兼具降黏作用，在合适的重组比例下可以实现高掺量、低黏度、高低温性能均衡的优异橡胶沥青。　　利用软化点、旋转黏度、温度扫描、多应力蠕变恢复试验、频率扫描和低温弯曲试验对高掺量橡胶改性沥青的基本性能、高低温流变性能、蠕变性能进行了研究。高温流变性能测试结果表明，相比于SBS改性沥青，溶解度在30％～40％左右的胶粉对提高沥青的耐高温变形性能具有较强的有效性和优越性，溶解度在40％～60％左右的胶粉对改性沥青的低温性能改善更为明显，但重组后溶解度在40％～60％左右的胶粉所占比例不宜超过55％。　　最后对高掺量橡胶改性沥青混合料的路用性能进行评价，发现溶解度在30％～40％左右的胶粉改性沥青具有优异的高温抗车辙、低温抗开裂、抗水损害性能，但重组后的高掺量胶粉改性沥青混合料性能与溶解度在40％～60％左右的胶粉改性沥青混合料性能差别不大。
作者：	仇正梅
专业：	道路与铁道工程
导师：	姚占勇;梁明
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东大学
学位年度：	2023