布敦岩沥青改性沥青流变性能及储存稳定性研究

作     者：苏悦 

作者单位：武汉工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡小弟;肖开乾

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：布敦岩沥青 BRA改性沥青 物理性能 流变性能 储存稳定性 

摘      要：布敦岩沥青(Buton Rock Asphalt,BRA)是一种原产自印度尼西亚布敦岛的天然岩沥青,常用于制备BRA改性沥青。该改性沥青具有耐久性良好、抗老化性能强及造价低廉等优点,故有较好的应用前景。然而,由于现有市场的BRA粒径较大(75.29μm～150.55μm),其改性沥青储存稳定性较差,导致BRA改性沥青始终无法在实际工程中大规模应用。本文的主要目的,一方面,是探究BRA的粒径大小和掺量对其改性沥青物理性能、流变性能及储存稳定性的影响;另一方面,针对现场改性需要增添专用设备和工厂改性后容易离析的问题,对比分析适用于BRA改性沥青的储存稳定性评价方法,并推荐合适的粒径范围和掺量区间,保证性能的同时储存稳定性也较好,从而为BRA改性沥青的进一步推广应用提供科学依据。本文首先对所用原材料的微观和物理性能进行试验,并以AH-70基质沥青为基础,制备不同粒径及掺量的BRA改性沥青;其次,通过三大指标、黏度试验、温度扫描试验和频率扫描试验,探究BRA的粒径和掺量对BRA改性沥青物理性能和流变性能的影响规律;然后,通过比较离析软化点差和基于黏度差的储存稳定性指数I(Storage Stability Index)的适用性,优选出适用于BRA改性沥青储存稳定性的评价方法;最后,通过对BRA改性沥青在静态储存和实际运输过程中的储存状态进行模拟和试验,探究BRA的粒径、BRA的掺量、储存温度及储存时间对BRA改性沥青储存稳定性的影响规律,并推荐合适的粒径范围和掺量区间,保证性能的同时储存稳定性也较好。本文主要结论如下:(1)BRA改性沥青的软化点与黏度均随BRA掺量的增加而增大。当BRA掺量越大且粒径越小时,对沥青高温性能提升作用越明显。另外,BRA改性沥青的针入度随着BRA掺量的增加而逐渐减小。BRA掺量和粒径的增加对BRA改性沥青的低温延展性有负面影响。通过回归分析可知,BRA的掺量对其物理性能的影响程度大于粒径的影响程度。(2)BRA的掺入会降低沥青对温度变化的敏感性。当BRA的掺量越大且粒径越小时,对沥青温度敏感性改善效果越明显。(3)BRA的掺入会提高沥青的变形恢复能力。随着BRA掺量的增加及粒径的减小,其改性沥青的变形恢复能力越强。(4)现有的离析软化点差作为评价指标时,不能有效地反映BRA的粒径对其改性沥青储存稳定性的影响规律。基于黏度差的储存稳定性指数I在评价BRA掺量和粒径对离析程度的影响具有更大的适用性。(5)可通过减小粒径、减少掺量、缩短储存时间和控制储存温度为155℃的方式改善BRA-5(75.29μm～150.55μm)改性沥青的储存稳定性;推荐BRA-2(1.84μm～23.87μm)作为工厂适合储存且能保证性能的粒径范围,20%～30%作为BRA-2改性沥青静态储存的适宜掺量范围,30%作为运输储存的适宜掺量;建立了BRA比表面积与I间的幂函数关系,可以初步预估不同粒径BRA改性沥青的静态储存的离析程度。