石墨烯复合橡胶改性沥青及其混合料路用性能研究

发布时间：2021-01-01 02:16

　　为研究在橡胶沥青中掺入微量石墨烯对胶结料和混合料性能的影响,采用沥青基本性能试验及流变试验对石墨烯复合改性橡胶沥青的抗老化性能、高低温性能等进行了评价。基于Superpave设计方法对石墨烯复合橡胶改性沥青进行SUP-13配合比设计,通过冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验、车辙试验、低温弯曲试验等对混合料抗水损、高温及低温等性能进行综合评价。根据室内加速加载试验结果探讨了石墨烯复合改性橡胶沥青混合料的抗疲劳性能。结果表明:石墨烯复合橡胶改性沥青高低温性能较基质沥青得到了有效地改良,基本接近SBS改性沥青的性能,优于橡胶改性沥青;石墨烯能够有效增强沥青的高温抗车辙性能、抗疲劳性能和水稳定性,降低沥青对老化和水损的敏感性,而低温弯曲性能与SBS改性沥青混合料性能相近。由此推测:石墨烯比表面积较大,石墨烯与橡胶形成的复合网络结构增强了沥青力学性能,在一定温度下遇到水的侵蚀以及外力作用时,以桥接方式抑制裂纹扩展。实体工程现场检测结果表明,相比SBS改性沥青混合料,石墨烯复合橡胶沥青混合料表现出较好的高温稳定性及抗水损害性能。研究结果有助于石墨烯在道路工程中的拓展运用,为新型路面建设提供新的研究方向。 

【文章来源】：公路交通科技. 2020年10期 北大核心

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

石墨烯分子结构[13]

橡胶-石墨烯分子模型示意图[13]

由表11的测试结果可知:(1)石墨烯复合橡胶改性沥青混合料的TSR满足技术要求;(2)石墨烯复合橡胶改性沥青混合料在条件和非条件下,其劈裂强度值均较常规SBS改性沥青混合料的劈裂强度高,平均值分别提高26.5%和15.3%。由此表明,石墨烯复合橡胶改性沥青后能够显著提高沥青混合料的强度;(3)石墨烯复合橡胶改性沥青混合料与常规SBS改性沥青混合料、橡胶沥青混合料相比,石墨烯-TSR比SBS-TSR提高8.1%,水稳定性较好。由图4的试验测试结果可知,石墨烯复合橡胶改性沥青混合料的残留稳定度为94.7%,SBS改性沥青混合料为87.8%,橡胶沥青混合料为88.1%,石墨烯复合橡胶改性沥青混合料表现出较好的水稳定性。根据冻融劈裂试验及浸水马歇尔试验可知,石墨烯复合橡胶改性沥青的水稳定性较SBS改性沥青具有较大的提高,其与石墨烯比表面积较大,可使得橡胶分层分布,从而形成复合结构网络,降低分子间摩擦力使得压实成型混合料更为紧密有一定联系。此外,橡胶分子充分溶胀后对沥青的黏结作用提高亦对水稳定性具有改良作用。


本文编号：2950758