废胎胶粉改性沥青机理研究

摘要

废胎胶粉改性沥青不仅提高沥青性能，还可废弃物再利用，进一步开展废胎胶粉改性沥青机理研究十分重要。 本文依托西部交通科技项目《废胎胶粉橡胶沥青应用技术研究》，主要针对废胎胶粉橡胶沥青混合料湿法生产工艺，采用荧光显微镜、红外光谱(IR)、差示扫描量热(DSC)等现代分析测试方法，首先分析了沥青与胶粉的组成及结构，然后通过分析沥青常规和SHAP性能的试验结果，探讨沥青改性工艺、胶粉粒径、种类、掺量以及基质沥青类型等因素对改性沥青性能的影响，提出了废胎胶粉改性沥青的共混改性机理，并进一步探讨了废胎胶粉在沥青混合料中的作用机理。 经过分析研究，得到如下主要结论： (1)影响废胎胶粉改性沥青性能的因素，一类为改性工艺因素(搅拌温度、搅拌时间)，另一类为材料因素(胶粉种类、粒径、掺量以及基质沥青类型)。 改性沥青常规、SHRP性能试验结果表明，搅拌温度及胶粉掺量与改性沥青三大指标关系图上存在拐点，均存在合理的范围；改性沥青性能有较强的时间依赖性，搅拌时间过长则性能下降；胶粉粒径大的改性沥青温度稳定性、高温及弹性性能优异，低温性能与胶粉粒径小的改性沥青相当；斜交胎胶粉的改性沥青性能明显好于子午胎胶粉；基质沥青轻组分含量高的改性沥青，其温度稳定性差、低温性能好； (2)荧光显微镜图像表明，胶粉既有吸附作用又有填充作用。搅拌时间为60min时，粒径小的斜交胎胶粉或轻组分含量高的沥青，其改性沥青中胶粉分布越均匀、越易吸收轻组分而溶胀；差示扫描量热(DSC)表明粒径大的斜交胎胶粉或轻组分含量低的沥青，其改性沥青的吸热量小，温度稳定性高；红外光谱(IR)表明废胎胶粉与沥青的相互作用既有物理改性又有化学改性，胶粉和沥青组成、结构的不同均会导致改性沥青结构的变化，进而引起性能的差异； (3)通过宏观及微观试验结果分析，本研究试验条件下合适的搅拌温度为180℃左右，搅拌时间为60min左右；胶粉推荐选用粒径较大的斜交胎胶粉，掺量为20％左右；基质沥青可根据不同的气候和交通条件特点，有针对性的选择； (4)废胎胶粉改性沥青的改性机理可以解释为，胶粉吸收沥青轻组分发生溶胀，表面形成界面层和界面过渡层，胶团填充于胶粉的网络结构，形成三维空间网络结构，从而产生对沥青性能的改善； (5)无论是干法工艺，还是湿法工艺，废胎胶粉在沥青混合料中的作用分为物理作用和化学作用两方面，在这种双重作用下，使得废胎胶粉沥青混合料获得良好的路用性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1问题的提出

1.2国外研究概况

1.3国内研究概况

1.4研究思路与内容

第二章废胎胶粉改性沥青制备

2.1试验原材料

2.1.1废胎胶粉

2.1.2沥青

2.2主要试验设备

2.3废胎胶粉改性沥青的制备

2.4本章小结

第三章沥青与胶粉的组成及结构

3.1沥青的组成与胶体结构

3.1.1沥青的元素组成

3.1.2沥青的组分

3.1.3沥青的胶体结构

3.2沥青的IR分析

3.2.1红外光谱法原理

3.2.2基质沥青IR分析

3.3胶粉的组成与结构

3.4胶粉的IR分析

3.5本章小结

第四章废胎胶粉改性沥青性能试验及评价指标

4.1废胎胶粉改性沥青的常规试验及性能评价指标

4.2废胎胶粉改性沥青的SHRP试验及性能评价指标

4.2.1动态剪切流变试验(DSR)

4.2.2弯曲梁流变试验(BBR)

4.2.3旋转粘度试验

4.3废胎胶粉改性沥青的微观试验

4.3.1改性沥青的IR试验

4.3.2改性沥青的DSC试验

4.3.3改性沥青的荧光显微镜试验

4.4本章小结

第五章废胎胶粉改性沥青性能影响因素研究

5.1搅拌温度对改性沥青性能的影响

5.1.1对改性沥青软化点的影响

5.1.2对改性沥青延度的影响

5.1.3对改性沥青针入度的影响

5.2搅拌时间对改性沥青性能的影响

5.2.1对改性沥青旋转粘度的影响

5.2.2不同搅拌时间荧光显微镜分析

5.3废胎胶粉对改性沥青性能的影响

5.3.1废胎胶粉粒径对改性沥青性能的影响

5.3.2废胎胶粉种类对改性沥青性能的影响

5.3.3废胎胶粉掺量对改性沥青性能的影响

5.4基质沥青类型对改性沥青性能的影响

5.4.1不同基质沥青类型试验结果

5.4.2基质沥青四组分分析

5.4.3不同基质沥青类型荧光显微镜分析

5.4.4不同基质沥青类型DSC分析

5.4.5不同基质沥青类型IR分析

5.5各因素对改性沥青性能的综合影响

5.5.1改性工艺的影响

5.5.2材料因素的影响

5.5.3影响因素汇总

5.6本章小结

第六章废胎胶粉改性沥青的改性机理

6.1物理改性作用

6.2化学改性作用

6.3改性机理物理模型

6.4废胎胶粉在沥青混合料中的机理分析

6.5本章小结

第七章主要研究结论及展望

7.1主要研究结论

7.2主要创新点

7.3展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果