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高性能改性沥青及其混合料的试验研究
| 论文题名： | 高性能改性沥青及其混合料的试验研究 |
| 关键词： | 材料学;道路工程;SEBS;SBS-g-MAH;SEBS-g-MAH;改性沥青;沥青混合料 |
| 摘要： | 针对改性沥青及其混合料目前存在的主要问题,研究了新型氢化聚苯乙烯-丁二烯-乙烯-苯乙烯(SEBS)物理改性剂、马来酸酐接枝聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS-g-MAH)和马来酸酐接枝氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS-g-MAH)化学改性剂,并在此基础上研制了高性能的改性沥青混合料.SEBS、SBS-g-MAH和SEBS-g-MAH改性沥青与目前采用的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)改性沥青相比,基本性能指标和热储存稳定、老化性能均有显著改善.相容性试验和荧光显微、SEM、DSC分析表明,SEBS提高沥青性能的机理是由于其具有更宽的溶解度参数范围,可吸收沥青中小分子溶胀,在沥青中形成弹性网络,从而提高改性沥青的高低温性能.SEBS还可以吸收沥青中的蜡分,更有效地提高蜡晶体在沥青中的分散度,提高了沥青受热过程中的稳定性.试验室制备了SBS-g-MAH,FTIR和<'1>H-NMR分析表明,其分子中存在活性C=O和C-O-C基因,可以与沥青中的—OH、—OR、—NH<,2>等基因发生反应,使得SBS-g-MAH化学改性沥青具有更优良的物理性能和存储稳定性.试验研制了三种高性能改性沥青混合料:(1)SEBS改性沥青+花岗岩粗集料+碱渣填料(2)SBS-g-MAH改性沥青+花岗岩粗集料+碱渣填料(3)SBS-g-MAH改性沥青+花岗岩粗集料+碱渣填料与SBS改性沥青混合料相比,它们的高温性能、水稳定性能、抗老化性能均有明显提高,适用于各种不同的场合.碱渣在这三种高性能沥青混合料中,由于其比表面积大,并且可与沥青质和酸性集料反应,形成良好的粘接界面,从而起到了提高混合料水稳定性的作用,理论分析表明,沥青从集料上剥离时间的长短主要由初始裂纹a<,0>和沥青材料系数n两个因素决定,a<,0>和n越小,沥青混合料疲劳寿命越长.FTIR分析表明,改性沥青混合料长期性能的下降主要是因为改性剂在紫外光下发生C=C双键断裂引起的.SBS由于主链上的聚丁二烯链段很容易在紫外线辐射下发生断裂,降低主链上的不饱和度,所以抗老化性能较差.SEBS由于主链上不饱和链段含量少,并且聚丁二烯嵌段加氢后链段高度缠结,单位体积内的交联效应较大,抗紫外线能力大为增强.试验室制得的SEBS改性沥青抗光氧老化性能远高于SBS改性沥青.探讨了应用星点设计-效应面法进行改性沥青工艺参数的实验设计,与正交设计法等传统的实验设计方法相比,可以在较小的试验次数条件下获得更高的精确度,提高实验优化设计的效率.对于改性沥青这一多指标体系,提出应用总评归一值综合评价,克服了各指标单独评价时产生的矛盾. |
| 作者： | 解建光 |
| 专业： | 材料学 |
| 导师： | 钱春香 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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