利用纳米粉体进行乳化沥青改性的研究

发布时间：2019-09-12 23:05

【摘要】：随着国民经济的持续发展,我国各种道路的交通量不断增大,早期修建的公路也相继开始了维护和整修。作为重要交通道路的预养护措施,微表处和稀浆封层养护措施的发展十分快速,这也有助于推动乳化沥青的发展。纳米科学技术一经问世,就在多个领域大放异彩。在国内外的交通材料领域,用纳米材料进行沥青的改性研究已变成一个热点。利用纳米材料进行乳化沥青改性有望提升乳化沥青的路用性能。 首先,进行纳米沥青的试验研究。因为乳化沥青残留物受试验操作误差的影响太大,可以先进行纳米改性沥青的性能评价,这是对后期乳化沥青残留物的模拟研究。改性剂选用纳米TiO2,接着采取适宜的工艺制备纳米改性沥青。将改性沥青进行薄膜老化,通过基本性能指标,分析纳米粉体对沥青性能的影响,发现纳米Ti02可以提高沥青的高温稳定性,提高沥青的抗老化能力,在一定程度上降低了沥青的温度敏感性。通过基本性能分析,发现纳米Ti02添加2%-3%时改性沥青的效果要好一些。 其次,利用动态剪切流变仪分析原样纳米改性沥青及短期老化后的纳米改性沥青,包括温度扫描、频率扫描、疲劳试验和多应力重复蠕变试验,对比并体现纳米化效应优势；对纳米改性沥青进行光老化,验证纳米改性沥青的抗紫外老化性能。通过分析纳米改性沥青的高低温性能、抗疲劳性能和多应力重复蠕变下的抗变形能力,发现纳米Ti02添加量在某一范围时,改性沥青的低温抗裂性、高温稳定性、抗老化能力、抗疲劳能力得以提高。对光老化后的沥青进行外观观察和流变分析,与相同光照时间的基质沥青相比,纳米改性沥青的高温抗车辙能力增强,多应力重复蠕变试验时抗变形能力也增强,耐疲劳能力提高,这些都体现出了纳米改性沥青的抗紫外线能力。综合原样、短期老化和光老化后的纳米改性沥青的流变分析,添加1.5%～3.5%纳米Ti02的沥青改性效果较好。 最后,选择合适的SBR胶乳和乳化剂,通过适宜工艺制成普通改性乳化沥青,其技术性质符合要求,并在普通改性乳化沥青制备工艺的基础上进行改良,制备添加1%、2%、3%纳米Ti02的改性乳化沥青,研究纳米粉体对乳化沥青的影响。对普通改性乳化沥青和纳米改性乳化沥青的破乳残留物进行流变测试和软化点试验,评价纳米改性乳化沥青的性能。发现纳米粉体能提高乳化沥青破乳残留物的高温稳定性能和抗变形能力,特别是添加2%纳米Ti02时,乳化沥青的改性效果最佳；且与纳米改性沥青相比,自然破乳后的纳米化乳化沥青残留物的性能改变更明显,改性效果更好。进行微表处MS-2设计,验证3%纳米化乳化沥青和普通改性乳化沥青的路用性能。二者的30min、60min粘聚力强度均符合要求,但粘聚力试验不适于研究纳米粉体对乳化沥青破乳速度的影响；破乳时间试验结果表明纳米改性乳化沥青的破乳要提早一些。
【图文】：

填料分散并达到纳米级，将基体和填料的优点有机结合，从而获得性能特异的纳米复合材料。现通过分析聚合物/层状桂酸盐复合材料的结构（图1.3)，，可以看出：采用传统复合技术，得到的只是普通聚合物基复合材料；按纳米复合技术可制得插层型、剥离型纳米复合材料，与前者相比，纳米复合材料具备更为优异的性能，比如：提高材料强度、铺性、耐热性、尺寸稳定性等，其中剥离型纳米复合材料的改善效果更加显著。Polynier 插层型Layered Clay图1.3聚合物/层状娃酸盐复合材料的结构示意图利用纳米复合技术，Eidt等人[14]用层状娃酸盐、弹性材料和高性能沥青三种材料制成了三项合一的复杂纳米复合材料，为该技术在路用改性沥青中的应用作出了明确的指引。通过纳米复合技术，可以提高改性沥青的强度，增强改性沥青的耐高温性能，延长改性沥青的使用寿命。1.2.2国内研究现状1.2.2.1乳化浙青乳化浙青的发展在我国起步较晚

Ti02按晶体类型可分为：锐铁矿型、金红石型和板钛矿型。前两个类型的催化活性比较高，其中第一种类型的活性尤其好。图2.1为锐钬矿型Ti02的晶体结构。M _:=__图2.1锐铁矿l扵i02晶体结构 图2.2纳米二氧化秋的电镜照2.2纳米Ti02改性浙青e笱兄朴肫兰

本文编号：2535405