多聚磷酸改性瀝青微觀結(jié)構(gòu)及技術(shù)性能研究.pdf

1、傳統(tǒng)聚合物改性瀝青通常是物理共混改性，普遍存在改性劑與基質(zhì)瀝青相容性差、熱穩(wěn)定性不足、加工工藝復(fù)雜等問題，這在一定程度上制約了改性瀝青效能的發(fā)揮。多聚磷酸通過對瀝青的化學(xué)改性可明顯改善其路用性能，且成本低廉、工藝簡單，具有良好的應(yīng)用前景。但目前多聚磷酸改性瀝青在我國的工程應(yīng)用還很少，對其材料設(shè)計、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)理分析和微觀結(jié)構(gòu)等缺乏系統(tǒng)深入的研究，在一定程度上限制了其推廣應(yīng)用。本文采用試驗(yàn)研究與理論分析相結(jié)合的方式，從不同角度對多聚磷酸改

2、性瀝青及其混合料的技術(shù)性能、改性機(jī)理和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究。
　　本文從基質(zhì)瀝青類型、多聚磷酸等級和劑量、復(fù)配聚合物類型和復(fù)配聚合物劑量等方面，研究了多聚磷酸改性瀝青的技術(shù)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，多聚磷酸可以有效改善基質(zhì)瀝青的高溫穩(wěn)定性和抗老化性等，其合理摻量應(yīng)在0.5％--1%。通過摻加SBS和SBR聚合物，可有效提高老化后多聚磷酸改性瀝青的低溫抗裂性。
　　采用紅外光譜分析法研究了多聚磷酸改性瀝青的化學(xué)改性機(jī)理。結(jié)果表明，

3、隨著多聚磷酸摻量的逐漸增大，紅外譜圖中800—1300cm-1附近譜帶發(fā)生了大幅度遷移，生成了新的混合吸收峰。通過高斯和洛侖茲復(fù)合函數(shù)進(jìn)行分峰擬合，并根據(jù)分峰數(shù)據(jù)結(jié)果分析新生成官能團(tuán)的特征，發(fā)現(xiàn)瀝青組成雙酚A中的羥基-OH會與多聚磷酸發(fā)生反應(yīng)，生成磷酸酯。
　　通過熱重試驗(yàn)定量測定了不同劑量下多聚磷酸改性瀝青熱分解參數(shù)；利用差示量熱法測定溫度變化時多聚磷酸對瀝青的放(吸)熱峰、熱分解溫度等的影響，結(jié)果表明多聚磷酸可以明顯改善瀝青的

4、熱穩(wěn)定性；采用凝膠滲透色譜分析法測定了多聚磷酸改性瀝青分子量大小及分布，表明當(dāng)加入多聚磷酸后，瀝青的重均分子量、數(shù)均分子量和分散系數(shù)均有不同程度的提高，說明多聚磷酸可以有效改善瀝青的高溫穩(wěn)定性。
　　采用原子力顯微鏡定量觀測了改性前后多聚磷酸改性瀝青的分子結(jié)構(gòu)變化，并通過自主開發(fā)的圖像處理軟件，研究了改性瀝青特征參數(shù)的變化，建立了改性瀝青的微觀結(jié)構(gòu)與使用性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明：瀝青質(zhì)面積、膠質(zhì)面積、分散介質(zhì)面積、瀝青質(zhì)長度、瀝青

5、質(zhì)個數(shù)和最大膠團(tuán)半徑等微觀結(jié)構(gòu)參數(shù)與多聚磷酸劑量及多聚磷酸改性瀝青的技術(shù)性能之間均有較好的相關(guān)性。
　　選用不同級配類型（AC-13和AC-20）、不同聚合物類型（SBS和SBR）多聚磷酸改性瀝青混合料進(jìn)行配合比設(shè)計及路用性能試驗(yàn)研究；采用統(tǒng)計方法分析了多聚磷酸、聚合物和級配等對混合料路用性能的影響。結(jié)果表明：摻加多聚磷酸對提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性有顯著效果；對混合料的水穩(wěn)定性無顯著影響；瀝青混合料的低溫抗裂性能略微下降；而0.