废橡胶粉改性道路沥青研究

摘要

公路交通是国民经济、社会发展和人民生活服务的公共基础设施，是衡量-个国家经济实力和现代化水平的重要标志之一。公路建设的飞速发展带动了沥青路面材料的发展，与之伴随的是沥青材料数量的逐步增多，对其质量要求也越来越高，尤其对高等级公路建设所需的重交沥青性能要求更高。由于石油基质沥青性能的限制，我国必须大力研究开发能够满足高等级公路建设的改性沥青材料。 本文使用富含芳香分的催化裂化油浆作为溶胀剂，采用传统湿法工艺制备废橡胶粉改性道路沥青，通过改性沥青常规性能分析，其改性效果并不好，使用微波辐射将胶粉活化后再掺入基质沥青中制备改性道路沥青效果也不佳。通过探索，本文提出-种制备胶粉改性沥青的新工艺——基质沥青预混工艺，即使用基质沥青替代传统的油浆作为预混溶胀剂对胶粉进行预溶胀处理。这种新工艺不但简化了改性沥青制备配方，而且显著提高了胶粉和基质沥青间的混合效率，改善了分散效果，并对各影响因素作了系统的试验研究。结果表明，与基质沥青相比，制备的胶粉改性沥青的高温稳定性、低温抗疲劳性能和抗裂性能均获得明显改善。由废胶粉改性道路沥青作全眭质分析可知，使用新工艺制备的胶粉改性沥青常规性能和老化性能良好。在新工艺优化基础上添加少量SBS，可大幅度改善沥青性能，即能发挥废胶粉对沥青的改性效果，又可满足SBS改性沥青的标准，降低改性沥青的成本。在胶粉中添加助剂DEDB，也能进一步改善沥青性能，与SBS共用时效果更佳。 引入二次回归正交实验设计方法分析各因素对沥青性能的影响，使用fortran语言程序对试验结果进行统计分析，得到增塑剂的量、胶粉量以及预混基质量三因素对改性沥青性能指标延度、软化点、弹性恢复和离析试验软化点温度差的数学模型，通过F值检验可知回归方程是高度显著的。通过响应曲面和等值线图分析了增塑剂的量和胶粉量对改性沥青性能指标的交互作用。验证实验值与模型计算值，其平均误差为±2．85％，证明回归模型是可行的，对改性沥青的制备具有指导作用。 本文还对废橡胶粉改性道路沥青的改性机理进行了研究。研究结果表明胶粉的性质对胶粉改性沥青性能影响显著，改性沥青的性能随着胶粉灰分的减少和丙酮抽出物的增多而明显得到改善。采用扫描电子显微镜（SEM）考察了预溶胀前后的胶粉的形态特征，结果表明，胶粉经过预溶胀过程后界面模糊，无明显的空洞，呈现出良好的相容性，说明预溶胀后胶粉颗粒之间的交联作用较好，胶粉弹性体的力学性能得到了明显的恢复和改善。采用荧光显微镜考察了不同条件制备的胶粉改性沥青的形态特征，结果表明，与传统制备工艺相比较，基质沥青预混新工艺制备的改性沥青中胶粉和基质沥青分散状态良好，在试样体系中形成了均匀而完善的聚合物网络结构。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1 章引言

1.1 选题的背景及意义

1.2 研究的主要内容

第2章文献综述

2.1 胶粉简介

2.1.1 胶粉的分类与主要用途

2.1.2 胶粉的基本性质

2.1.3 胶粉的脱硫方法

2.2 沥青简介

2.2.1 沥青的基本概念和分类

2.2.2 沥青的化学组成和结构

2.2.3 我国道路沥青存在的问题及原因

2.3 胶粉改性沥青简介

2.3.1 胶粉改性沥青的优越性

2.3.2 胶粉改性沥青的制备方法

2.3.3 胶粉改性沥青的改性机理

2.3.4 胶粉改性沥青国内外现状

第3章实验部分

3.1 实验原材料和设备

3.2 实验方案

3.3 胶粉改性沥青性能评价指标

第4章废橡胶粉改性道路沥青配方工艺及性能研究

4.1 废橡胶粉改性沥青传统湿法工艺研究

4.1.1 预混最佳工艺正交试验设计

4.1.2 胶粉改性沥青试验结果分析

4.2 微波活化废橡胶粉改性沥青工艺研究

4.2.1 微波辐射最佳工艺正交试验设计

4.2.2 微波辐射废胶粉改性沥青试验结果分析

4.3 废橡胶粉改性沥青制备新工艺研究

4.4 增塑剂对废橡胶粉改眭道路沥青的影响

4.5 本章小结

第5章废橡胶粉改性道路沥青二次回归正交实验研究

5.1 实验设计

5.2 实验结果分析与讨论

5.2.1 改性沥青性能指标回归方差分析

5.2.2 改性沥青性能指标响应曲面图分析

5.2.3 数学模型的验证

5.3 本章小结

第6 章废橡胶粉改性道路沥青全性质分析和改性机理研究

6.1 废橡胶粉改性沥青全性质分析

6.2 胶粉性质对改性沥青性能的影响

6.3 废橡胶粉改性沥青的微观结构分析

6.4 本章小结

第7章结论

7.1 主要结论

7.2 研究展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢