纳米粘土改性沥青的制备与性能研究

摘要

我国交通量的持续增长使沥青路面在使用过程中较早的产生车辙、裂缝、坑槽、剥落等病害；这些早期病害的产生严重影响了沥青路面的使用性能和服役年限。已有的研究表明，导致沥青路面产生病害的主要原因之一就是沥青的老化，即沥青路面在服役的过程中，受外界条件：热、氧、光和水等环境因素的作用，沥青将发生热氧老化和光氧老化。由此可见，采用合适的耐老化改性剂以改善沥青的耐老化性能，对于延长沥青路面的使用寿命具有重要的意义。为解决以上问题，本文采用粘土中的蒙脱土作为一种新型改性剂，并对改性后的沥青进行了室内试验研究。 首先，制备有机化蒙脱土，试验采用十八烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基修溴化铵对钠基蒙脱土进行了有机化改性，采用熔融插层的方法制备有机纳米粘土沥青结合料。对纳米粘土改性前后的沥青结合料进行常规物理试验，对比改性沥青针入度、延度、软化点、粘度的变化，并对掺有不同剂量有机蒙脱土改性剂的沥青结合料做旋转薄膜老化试验。通过对比沥青的物理指标，确定添加有机粘土的改性沥青抗老化性能最佳时的改性剂掺量。 其次，通过对纳米粘土改性沥青进行X射线衍射试验从而对改性沥青的微观结构进行了表征。总结了有机改性前后蒙脱土与沥青形成的不同结构，突出了有机蒙脱土改性沥青的优点。 然后，本文针对有机蒙脱土抗老化功能的特点，着重选择了纳米粘土改性沥青混合料配合比设计的原材料。对原材料的各项技术指标进行测试分析，选取符合规范要求的原材料。本论文在马歇尔试验和旋转压实试验两种试件成型方法的基础上，确定最佳油石比，对掺加纳米粘土改性剂的沥青混合料进行了路用性能的检验，主要进行了高温低温以及混合料水稳定性的对比试验。 最后得出：在抗老化性和路用性能方面，加入有机蒙脱土的沥青混合料优于基质沥青混合料。说明纳米蒙脱土在实际工程中有较大的应用价值。

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