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环氧大豆油和纤维改性氧化沥青的制备及其结构与性能

李利坤  
【摘要】: 随着国内道路建设规模与品质不断扩大与提高,对沥青的需求量越来越大,尤其是高等级的道路沥青的需求量与日俱增,这对我国优质道路沥青的生产提出了更高的要求,目前我国的道路沥青进口依赖性强。另外,由于公路交通量的日益增大和车载的加重,对沥青路面质量要求也越来越高,普通沥青路面已经难以满足现代交通的需求,纤维增强沥青路面优良的性能、经济合理、施工方便的特点受到广泛关注,具有广阔的应用前景。 本文选用氧化沥青作为改性对象,选用环氧大豆油作为沥青改性剂,较为系统地探讨了环氧大豆油改性氧化沥青的改性机理、微观结构以及三大指标、老化性能等;选用两种聚酯纤维掺入到改性氧化沥青中,研究其结构与性能关系;选用聚丙烯腈纤维(PAN)分别掺入到改性氧化沥青和AH-70号重交通道路沥青中,详细地分析比较了两种纤维沥青胶浆的性能,最后得出的主要结论如下: 1)随着环氧大豆油含量的增加,改性氧化沥青的软化点和针入度下降,延度大幅增大。调整工艺参数试验结果表明:搅拌温度对沥青氧化作用影响大,而搅拌时间主要决定混合均匀程度。微观结构分析得出:环氧大豆油中的极性环氧基团与氧化沥青中的羟基、酚基之间形成物理化学作用,明显改善了环氧大豆油与氧化沥青的相容性,使改性沥青的性能接近优质道路沥青指标。 2)随着聚酯纤维含量的增加,改性沥青的软化点增加,而针入度和延度下降;当纤维含量超过3%后,此时改性沥青中形成了完善的纤维网络结构,三大性能指标变化趋于平缓。两种聚酯纤维沥青胶浆经疲劳试验后,针入度和延度稍有所下降,说明纤维网状结构对沥青有稳定作用;纤维沥青胶浆A的断裂韧性要优于纤维沥青胶浆B。 3)在氧化沥青和重交通沥青添加PAN纤维后,纤维氧化沥青胶浆与纤维重交通沥青胶浆断裂韧性在纤维含量1%-3%时基本接近,而在纤维含量为1%时氧化沥青胶浆断裂韧性优于重交通沥青胶浆。 4)PAN纤维表面纵向沟壑有利于改善其在沥青中分散性和紧密结合,而聚酯纤维吸油作用,降低了沥青的流动性。 本文创新点在于:在国内外率先采用环氧大豆油提高氧化沥青的延度与针入度,并使断裂韧性明显改善。


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