納米蒙脫土改性瀝青及其混合料的流變特性研究.pdf

1、隨著高等級公路的大量建設，對瀝青路面的路用性能和耐久性提出越來越高的要求，改善現(xiàn)有瀝青材料性能是滿足這一要求的重要基礎。納米蒙脫土改性瀝青是近年來國內(nèi)外的研究熱點，納米蒙脫土改性瀝青的突出優(yōu)點是能抑制瀝青材料的老化、提高瀝青的高溫穩(wěn)定性，對于延長瀝青路面的使用壽命具有顯著作用。關于納米蒙脫土改性瀝青的制備與性能已有不少研究，但納米蒙脫土改性瀝青的流變性能還研究較少，尤其是納米蒙脫土改性瀝青混合料的流變性能研究報道更少。由于瀝青及其混合料

2、的流變性能對瀝青路面的路用性能影響很大，因此開展納米蒙脫土改性瀝青及其混合料的流變性能和路用性能研究，對于納米蒙脫土改性瀝青混合料的應用具有重要的理論指導意義。
　　 本文系統(tǒng)地研究了納米蒙脫土改性瀝青及其混合料的流變性能，建立了流變模型，并探討了納米蒙脫土改性瀝青混合料的路用性能。主要研究結(jié)論如下：
　　 (1)采用動態(tài)剪切流變儀(DSR)研究了納米蒙脫土摻量、試驗溫度及荷載頻率對納米蒙脫土改性瀝青流變特性的影響規(guī)律。

3、結(jié)果表明，納米蒙脫土的摻入增大了瀝青的粘度，提高了瀝青的復數(shù)剪切模量，降低了其相位角，這表明納米蒙脫土的摻入在增大瀝青勁度的同時也能增加其彈性成分，從而可有效提高瀝青高溫下抵抗永久變形和低溫下抵抗低溫疲勞開裂的能力。采用時-溫等效原理合成復數(shù)剪切模量主曲線，結(jié)果表明摻入納米蒙脫土后，瀝青勁度的增強作用在頻率較低時表現(xiàn)的更為顯著。
　　 (2)采用蠕變試驗研究了納米蒙脫土改性瀝青及其混合料的粘彈特性，結(jié)果表明，納米蒙脫土的加入一方

4、面能降低瀝青與混合料加載過程的總?cè)渥冏冃?，同時又能提高瀝青與混合料總變形中的彈性變形，使瀝青與混合料承受外力荷載時產(chǎn)生的永久變形減小。
　　 (3)在對納米蒙脫土改性瀝青及其混合料流變性能研究的基礎上，建立了納米蒙脫土改性瀝青及其混合料的流變模型。結(jié)果表明，二階Burgers模型能很好的描述納米蒙脫土改性瀝青的粘彈特性，該模型擬合的結(jié)果表明，納米蒙脫土摻入后對瀝青的彈性和粘性部分均有明顯影響，在常溫(20℃)和較低溫度(0℃)時

5、均能使反映瀝青粘彈性能的力學參數(shù)增大，而在低溫（-10℃）時則使反映瀝青粘彈性能的力學參數(shù)減小。修正的Burgers模型適合于描述納米蒙脫土改性瀝青混合料的粘彈特性，流變模型參數(shù)擬合的結(jié)果表明，納米蒙脫土在瀝青混合料中的主要作用是提高瀝青混合料粘彈性能中的遲滯粘彈性和粘性，但對瀝青混合料彈性性能的改善效果因為礦料骨架的作用而有所弱化。
　　 (4)對納米蒙脫土改性瀝青混合料動態(tài)模量的研究表明，納米蒙脫土改性瀝青混合料動態(tài)模量和相

6、位角具有明顯的頻率依賴性和溫度依賴性，動態(tài)模量隨著試驗溫度的升高和頻率的降低而減小。在相對較低溫度下，納米蒙脫土改性瀝青混合料的相位角則會隨著試驗溫度的增加或者荷載作用頻率的降低而有所增大；當試驗溫度較高時，納米蒙脫土改性瀝青混合料的相位角則會隨著溫度的升高或者荷載作用頻率的降低而減小。對不同溫度和荷載頻率下的動態(tài)模量試驗結(jié)果應用時-溫等效原理可以得到納米蒙脫土改性瀝青混合料的動態(tài)模量主曲線，動態(tài)模量主曲線表明，納米蒙脫土的摻入能使瀝青

7、混合料的動態(tài)模量在整個頻率（或溫度）范圍內(nèi)的變化幅度減小。
　　 (5)采用間接拉伸疲勞試驗研究了納米蒙脫土改性瀝青混合料的疲勞性能，結(jié)果表明，納米蒙脫土的摻入可提高瀝青混合料在低溫(5℃)下的疲勞壽命，尤其對低應力水平下的瀝青混合料疲勞壽命的改善作用更加顯著。
　　 (6)納米蒙脫土改性瀝青混合料車轍試驗結(jié)果表明，納米蒙脫土改性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性得到明顯提高，采用納米蒙脫土改性瀝青混合料鋪筑的路面具有較好的抵抗永久