生物聚合物改性沥青流变及老化性能研究

摘要

沥青因其优异的粘弹性能，被广泛用于国内外沥青混凝土路面建设中，可以赋予路面更好的抗滑性、行车舒适性及低噪音等优点。沥青的性能是决定沥青混凝土路面质量和使用寿的决定性因素，而现阶段的聚合物改性沥青（如SBS、SBR等）成本较高，且与沥青相容性较差易于发生离析。因此，寻求新的改性剂是改善改性沥青性能的重要途径。
　　生物聚合物材料具有良好的增稠性，在建筑领域主要用于水泥胶浆中，可以赋予水泥体系优异的流变学特性，有利于解决水泥混凝土泌水、离析和沉降等问题，但是在沥青领域的应用还比较少见。基于此，本文以温轮胶、黄原胶和结冷胶作为改性剂，研究了生物聚合物材料对沥青流变性能、储存稳定性及老化性能的影响。
　　首先，制备四种不同掺量（0.2wt.％，0.5wt.%，1.0wt.%和3.0wt.%）的生物聚合物改性沥青，并采用动态剪切流变仪对改性沥青分别进行温度扫描、频率扫描、蠕变及粘度试验，研究生物聚合物对沥青流变性能的影响，结果表明生物聚合物的掺入可以使沥青的高温车辙因子、低温蠕变总变形和永久变形均增大，同时可以使沥青的零剪切粘度呈指数级增长，但是聚合物的掺量与其对流变性能的改善效果并不成正比例关系，其最佳掺量范围为0.5 wt.%~1.0 wt.%。
　　然后，用温轮胶对蒙脱土、LDHs、石墨和矿粉这四种无机改性剂改性沥青进行复合改性并进行离析试验，研究生物聚合物对无机改性沥青热储存稳定性的影响。同时采用不同掺量的温轮胶对 SBS沥青进行复合改性，研究生物聚合物对 SBS改性沥青储存稳定性的影响。结果表明，温轮胶的掺入可以使|△T|呈现减小的趋势，并使|△G*|和|△δ|均明显减小，说明生物聚合物的掺入可以提高改性沥青储存稳定性。
　　最后，对优选掺量下的聚合物改性沥青分别进行短期老化和长期老化试验，并采用DSR分析老化后沥青流变参数的变化来研究生物聚合物对沥青老化性能的影响，同时利用傅里叶红外光谱仪研究沥青在老化前后的分子结构和化学组成的变化，结果表明，老化后基质沥青的高温车辙因子比、老化指数、羰基指数及亚砜基指数均比生物聚合物改性沥青的要高，说明生物聚合物提高了沥青的抗老化性能。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2生物聚合物材料的性质

1.3生物聚合物材料的主要应用

1.4 生物聚合物材料的研究现状

1.5 主要研究内容

1.6 技术路线

第2章 原材料与试验方法

2.1 原材料

2.2 试验方法

2.3 生物聚合物的热稳定性

2.4 本章小结

第3章 生物聚合物改性沥青流变性能的研究

3.1 动态剪切流变仪的相关理论

3.2 温度扫描试验

3.3蠕变试验

3.4动态粘度试验

3.5本章小结

第4章 生物聚合物对改性沥青储存稳定性的影响

4.1 温轮胶对不同无机改性剂改性沥青储存稳定性的影响

4.2不同掺量的温轮胶对SBS储存稳定性的影响

4.3本章小结

第5章 生物聚合物改性沥青老化性能的研究

5.1老化沥青的试验方法

5.2生物聚合物对老化沥青流变性能的影响

5.3生物聚合物改性沥青的红外光谱分析

5.4本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录