基于硬质沥青与SBS改性沥青分别制备的高模量沥青性能研究

作     者：李梦月 

作者单位：山东建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：韦金城;韩文扬

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：高模量沥青 硬质沥青 SBR改性剂 高模量改性剂 最大蠕变变形 沥青回弹率 沥青气动回弹试验 

摘      要：我国经济社会发展进入新时代,基础设施的高质量发展要求驱动长寿命沥青路面建造技术不断发展,而具有优异综合性能的高模量沥青混合料成为长寿命沥青路面技术的核心之一。目前我国高模量沥青混合料在设计及关键沥青胶结料的生产方面尚未形成统一标准,特别是性能稳定的高模量沥青生产技术成为制约高模量沥青混合料大规模应用的关键。基于此,本文根据沥青胶结料韧性提升的基本原理,研究实现高模量沥青高性能的技术路径及方法;优选基础沥青材料及改性材料,制备面向工程应用的高模量沥青胶结料;通过沥青常规性能试验、沥青流变试验和混合料性能试验研究评价高模量沥青及相应混合料性能;拟通过沥青气动回弹试验研究,确定高模量沥青质量快速检测评价技术及指标。取得主要研究成果如下:(1)研究确定了沥青胶结料先模量梯度升级、后性能优化及沥青胶结料先综合性能优化、后模量提升的两种制备高模量沥青的技术路径及方法;基于两种技术路径优选了以20号硬质沥青为基础材料、SBR(胶粉/胶乳)为改性材料及以SBS改性沥青为基础材料、CON-II型高模量剂为改性材料分别制备高模量沥青。(2)研究确定了基于以上两种技术路径均可实现性能优异的高模量沥青制备,分析了不同改性剂掺量下改性沥青的高低温性能指标变化,确定了满足高模量沥青性能指标的最佳改性剂掺量。结果表明:随着改性剂掺量增加,改性沥青的高温性能均有效提升,但沥青胶结料的低温性能改善效果不同,SBR改性剂掺量增加,沥青低温性能得到优化,而CON-II高模量剂掺量增加,其低温性能明显变差;通过研究高模量沥青性能指标,确定了两种技术路径下高模量沥青的制备配方:当选用20号硬质沥青为基础材料时,SBR胶乳掺量为4%;当采用SBS改性沥青作为基础材料时,CON-II高模量剂掺量为18%,制备的改性沥青可满足高模量改性沥青性能指标要求。(3)利用沥青气动回弹试验系统,建立了高模量沥青质量快速评价技术,验证了基于两种不同技术路径制备的高模量沥青性能。结果表明:沥青气动回弹试验可通过对沥青的回弹率和蠕变变形进行分析甄别,实现高模量沥青的快速评价;沥青最大蠕变变形和回弹率对高模量改性沥青性能进行快速分析表明:两种工艺配方制备的高模量沥青达到PG82-22等级要求。(4)分析评价了两种技术途径制备的高模量沥青混合料路用和力学性能。结果表明:两种路径下的高模量沥青混合料性能试验结果均可达到高模量沥青混合料性能指标要求;相较于成品高模量沥青混合料的路用性能,SBR胶乳改性硬质沥青混合料的疲劳性能有明显改善;CON-II型高模量剂改性SBS沥青混合料的低温抗裂性和动态模量均得到明显提升。