發(fā)布時間：2020-10-17 22:41

　　 瀝青路面中的瀝青膠結(jié)料在高溫生產(chǎn)和自然環(huán)境條件下的使用過程中,受熱、光、氧等因素的作用,會發(fā)生老化變硬,誘發(fā)早期病害,危害公路交通安全,減少瀝青路面的使用壽命,因此,提高瀝青的抗老化性能對于延長瀝青路面的使用壽命具有重要的意義。片狀結(jié)構(gòu)無機納米材料對光、氧的滲透具有優(yōu)良的阻隔作用,被應(yīng)用于提高瀝青的抗老化性能。然而,無機材料與有機瀝青材料的相容性較差,難以均勻分散在瀝青中,從而減弱了阻隔作用,降低了對瀝青耐久性的改善效果。氧化石墨烯(GO)和二苯酮-4插層層狀雙羥基氫氧化物(BI-LDHs)不僅具有獨特的片狀納米結(jié)構(gòu),還與瀝青具有良好的相容性,因此,可利用GO和BI-LDHs來提高瀝青的抗老化性能。對比研究GO和BI-LDHs對瀝青及其混合料組成結(jié)構(gòu)、路用性能和抗老化性能的影響規(guī)律及改性機理,可為利用片狀結(jié)構(gòu)無機納米材料制備具有優(yōu)良耐久性的瀝青路面材料提供理論和技術(shù)支撐。本文采用氣相色譜和質(zhì)譜(GC-MS)聯(lián)用技術(shù)、拉曼光譜、棒狀薄層色譜-氫火焰離子檢測器(TLC-FID)等現(xiàn)代測試手段分析了GO和BI-LDHs耐老化改性劑的材料特性、在瀝青中的結(jié)構(gòu)特征以及對瀝青化學(xué)組成結(jié)構(gòu)的影響。通過對熱氧老化(TFOT、PAV)和光氧老化試驗前后瀝青的膠體結(jié)構(gòu)、物理和流變性能的變化分析,對比研究了GO和BI-LDHs耐老化改性劑對瀝青路用性能及抗老化性能的影響規(guī)律。最后,研究了GO和BI-LDHs耐老化改性劑對瀝青混合料路用性能及抗老化性能的改善作用。主要研究結(jié)論如下:(1)微觀結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn),GO和BI-LDHs在瀝青中能均勻分散,有利于阻隔光和氧的滲透。并且,GO和BI-LDHs耐老化改性瀝青的離析軟化點差小于0.5°C,具有良好的儲存穩(wěn)定性。(2)GO和BI-LDHs的摻入對瀝青四組分的含量影響不大,但其片狀結(jié)構(gòu)制約了瀝青分子的自由運動,使瀝青發(fā)生了一定程度的硬化,抗高溫車轍性能增強。然而,在100°C以上時,GO在瀝青中釋放的CO_2氣體,使瀝青體積膨脹導(dǎo)致粘度降低,可降低瀝青的拌和溫度。并且GO還可以減小瀝青在較低溫度范圍的G~*,有利于改善其低溫抗裂性能。(3)GO和BI-LDHs的摻入使熱氧、光氧老化瀝青輕質(zhì)組分向重質(zhì)組分的轉(zhuǎn)化比例以及膠體的凝膠化指數(shù)下降,硬化程度減少。隨著GO和BI-LDHs改性劑摻量的增大,瀝青抗老化性能增強,在相同摻量下,GO對瀝青的抗老化性能的改善效果優(yōu)于BI-LDHs。(4)GO和BI-LDHs的摻入,改善了瀝青混合料的高溫性能,增強了瀝青混合料的抗老化性能,在相同摻量下,GO對瀝青混合料抗老化性能的改善效果優(yōu)于BI-LDHs。(5)GO和BI-LDHs能夠吸收瀝青中的輕組分,阻隔氧氣(紫外光)、瀝青中的可揮發(fā)分,延緩瀝青老化反應(yīng)速率,從而提高瀝青的抗老化性能。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TE626.86
【部分圖文】：

圖 1-1 瀝青應(yīng)用老化軌跡Fig.1-1Asphalt aging track during serving.2 老化模擬試驗道路工程研究人員為研究熱氧老化和光氧老化對瀝青路用性能的影響，模擬、施工中的熱氧老化過程，建立了室內(nèi)短期老化模擬試驗方法，包括瀝青薄熱試驗（TFOT）和瀝青旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗（RTFOT）；模擬瀝青路面使用期長期老化過程，建立了室內(nèi)模擬長期老化試驗方法壓力老化容器加速瀝青老驗（PAV）。大量研究結(jié)果表明，TFOT 和 RTFOT 試驗?zāi)軌蜉^好地反應(yīng)瀝青期老化過程，然而，PAV 試驗采用高溫、高壓加速老化方法，模擬瀝青在路用過程中的光氧老化，其實質(zhì)是熱氧老化過程，與實際路面使用過程差異較因此，目前研究人員仍在積極探索模擬瀝青路面使用過程的紫外光（UV）

圖 1-3 單層石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖Fig. 1-3 Picture of monolayer graphene structureertsO.[61]調(diào)查氦原子針對有缺陷的單層石墨烯的滲透性。研究結(jié)下，即使是最小的原子（氦原子）也不可能穿過無缺陷的單層 1-4。Bunch J. S[62]研究石墨烯薄膜對氣體的阻隔性，結(jié)果明能夠阻隔包括氦氣的標(biāo)準(zhǔn)氣體。

圖 1-3 單層石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖g. 1-3 Picture of monolayer graphene struc氦原子針對有缺陷的單層石墨烯的滲透最小的原子（氦原子）也不可能穿過無ch J. S[62]研究石墨烯薄膜對氣體的阻隔括氦氣的標(biāo)準(zhǔn)氣體。
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李元元;李闖民;劉安;;耦聯(lián)劑-水泥乳化瀝青混合料的成型方法及抗壓強度研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報(交通科學(xué)與工程版);2015年06期

2 賈曉娟;徐松;余劍英;丁衛(wèi)青;;膨潤土-LDHs復(fù)合改性瀝青老化性能研究[J];公路;2015年11期

3 陳鴻毅;李平;胡雨銘;;抗紫外光老化劑對民用機場瀝青道面用瀝青性能的影響[J];西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2015年06期

4 徐志榮;常艷婷;陳忠達;孫建;劉蕓;;瀝青混合料動態(tài)模量試驗標(biāo)準(zhǔn)研究[J];交通運輸工程學(xué)報;2015年03期

5 劉武;肖新顏;晏英;;層狀雙羥基復(fù)合金屬氫氧化物/廢膠粉改性瀝青的性能及老化機理[J];高分子材料科學(xué)與工程;2015年02期

6 馮振剛;張建賓;李新軍;余劍英;;棒狀薄層色譜-氫火焰離子探測儀檢測老化瀝青的四組分[J];色譜;2015年02期

7 高麗;徐松;李玉環(huán);馬慶豐;薛理輝;余劍英;;LDHs/紫外吸收劑復(fù)合改性對瀝青性能的影響研究[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報;2015年01期

8 何東坡;李欣;姜利;吳乃明;;納米TiO_2對瀝青混合料紫外老化性能的影響[J];公路;2015年01期

9 呂捷;;改性瀝青的紫外老化研究[J];石油瀝青;2014年04期

10 陳華鑫;賀孟霜;紀(jì)鑫和;黃余陽陽;;瀝青性能與瀝青組分的灰色關(guān)聯(lián)分析[J];長安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 馮振剛;紫外光吸收劑對瀝青性能的影響及其作用機理研究[D];武漢理工大學(xué);2013年

2 王佳妮;模擬紫外環(huán)境下瀝青流變行為及老化機理的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

3 詹小麗;基于DMA方法對瀝青粘彈性能的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 張明祥;納米氧化鋅改性瀝青及其抗老化性能研究[D];長安大學(xué);2015年

2 姚婷婷;紫外吸收劑/LDHs改性瀝青的制備與性能研究[D];武漢理工大學(xué);2014年

3 王金剛;無機微粉改性瀝青制備及其改性機理研究[D];武漢理工大學(xué);2009年

4 栗培龍;道路瀝青老化行為與機理研究[D];長安大學(xué);2007年

5 宋美寧;有機蒙脫石制備工藝優(yōu)化及結(jié)構(gòu)變化規(guī)律研究[D];山東科技大學(xué);2005年

本文編號：2845402