膠粉改性瀝青制備新工藝和改性機(jī)理的研究

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1、大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要本論文對(duì)膠粉改性瀝青母料工藝進(jìn)行了優(yōu)化，加入了預(yù)混步驟，制備出了均勻穩(wěn)定的母料和性能優(yōu)良的樣品，不但解決了嚴(yán)重影響工業(yè)化生產(chǎn)的膠粉上浮現(xiàn)象，而且顯著提高了混合效率，改善了混合效果，并對(duì)各影響因素做了也做了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。本文還篩選出了新的膠粉供應(yīng)商以保證工業(yè)化生產(chǎn)的順利進(jìn)行，并對(duì)其供應(yīng)的膠粉所制備的改性瀝青的常規(guī)性能、sHRP性能做了全面考察，同時(shí)還設(shè)計(jì)出了簡(jiǎn)易的干燒法對(duì)膠粉的品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上，利用布氏旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)、動(dòng)態(tài)剪切流變儀和熒光顯微鏡對(duì)改性瀝青的流變行為和形態(tài)特征進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，提出了

2、膠粉改性瀝青機(jī)理。首先通過對(duì)母料工藝的優(yōu)化研制出了預(yù)混一母料制備工藝，確定了工藝參數(shù)如下；瀝青預(yù)熱溫度，140℃，瀝青預(yù)混溫度，150℃，混合時(shí)間1．5—2小時(shí)，混合溫度，190一210℃?？疾炝四z粉的品種、目數(shù)、加入量對(duì)預(yù)混效果的影響。結(jié)果表明，膠粉品種和粒徑對(duì)預(yù)混效果影響不大，而采用常溫助劑法膠粉，或膠粉粒徑越小，預(yù)混效果越好。存在著一最高膠粉加入量為50％左右，超過這一含量預(yù)混不均勻。篩選出的膠粉供應(yīng)商生產(chǎn)的分別是常溫粉碎法膠粉和常溫助劑法膠粉，二者所制備的膠粉改性瀝青都表現(xiàn)出良好的常規(guī)性能和sHRP性能，均達(dá)到所規(guī)定的性

3、能要求，sHRP分級(jí)分別為70．28和76．28。通過于燒法的評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，膠粉的干燒法殘余量與其所制備改性瀝青的常規(guī)性能聯(lián)系緊密，干燒法殘余量在43％以下的膠粉所制備改性瀝青的常規(guī)性能均能達(dá)到所規(guī)定的性能要求?？疾炝嘶|(zhì)瀝青和母料的流變行為。結(jié)果表明，與基質(zhì)瀝青相比，膠粉改性瀝青母料的流變行為產(chǎn)生了明顯的改變，最主要的特征是顯著改善了瀝青材料的感溫性、高溫抗變形能力和彈性，以及中低溫抗開裂性能?？疾炝嘶旌瞎に嚄l件和膠粉因素對(duì)母料的流變行為的影響。結(jié)果表明，混合工藝條件和膠粉因素對(duì)改性瀝青母料流變特性影響顯著。隨著混合時(shí)間的增加，體

4、系會(huì)達(dá)到一個(gè)“臨界點(diǎn)”，易和H值隨剪切速率和測(cè)量溫度的變化趨勢(shì)，以及G”和G，隨頻率的變化趨勢(shì)，都發(fā)生了明顯的改變，表明體系內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。存在著最佳混合溫度為190．210℃、最佳膠粉含量為25—30％，混合溫度過低，膠粉含量過高混合效果嚴(yán)重滯后。膠粉品種對(duì)母料流變行為影響不大，常溫助劑法膠粉改性效果優(yōu)于常溫粉碎法膠粉。膠粉粒徑對(duì)母料的流變行為影響很小，尤其是超過“臨界點(diǎn)”后，其影響可以忽略?？疾炝瞬煌男怨に噷?duì)樣品流變行為的影響。結(jié)果表明，傳統(tǒng)濕法工藝制備樣品的流變行為與未超過“臨界點(diǎn)”的母料的流變行為完全～致。而

5、新型工藝制各樣品的流變膠粉改性瀝青制備新工藝和改性機(jī)理的研究行為則與已經(jīng)超過“臨界點(diǎn)”的母料的流變行為相類似，僅在G”和G‘隨頻率的變化趨勢(shì)方面存在著較大的差異。這表明兩種樣品體系的內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在著根本的差異。采用熒光顯微鏡考察了基質(zhì)瀝青、母料和樣品的形態(tài)特征。結(jié)果表明．基質(zhì)瀝青呈現(xiàn)均勻的綠色，而加入膠粉改性荊后，則表現(xiàn)為大量的層狀結(jié)構(gòu)相互疊加其間夾雜著絮狀結(jié)構(gòu)和點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)，隨著混合的繼續(xù)，層狀結(jié)構(gòu)逐漸消失，絮狀結(jié)構(gòu)先增多后消失，點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)增多且逐漸細(xì)化。不同工藝所制各樣品的形態(tài)相差很大，傳統(tǒng)工藝制各樣品也呈現(xiàn)出大量的層狀結(jié)構(gòu)相互疊加

6、，而新型工藝制各樣品則星現(xiàn)出均勻而連續(xù)的層狀結(jié)構(gòu)。還考察了“力化學(xué)”因素對(duì)母料流變行為的影響、混合過程中體系溫度和凝膠含量的變化。結(jié)果表明，“力化學(xué)”因素促進(jìn)了溶脹膠粉的有效降解，顯著提高了體系的混合效率。同時(shí)觀察到混合體系中產(chǎn)生了大量的熱量使自身溫度迅速提高。體系的凝膠含量在開始階段很大，在混合達(dá)到2小時(shí)后，凝膠含量迅速降低。通過上述研究并根據(jù)“力化學(xué)”原理，提出本工藝的改性機(jī)理：膠粉吸收瀝青中的輕質(zhì)組分發(fā)生了溶脹過程，溶脹的膠粉又在機(jī)械能和熱量的雙重作用下，被有效地降解，促進(jìn)了膠粉在瀝青中的分散．并進(jìn)一步在添加劑和穩(wěn)定劑的作

7、用下，形成了整體連續(xù)的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高了膠粉改性瀝青的綜合性能。關(guān)鍵詞：改性瀝青；膠粉；制備工藝；改性機(jī)理；流變行為；形態(tài)大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文StudyontheNovelCRMAPr印aration&ModifiedmechanismAbstractIn血ispaper，apreblen出ngprocessi3usedtooptimizemem聒鼢batchtedhnologyinordertoproducehigh-comentandhOmogeneousmasterbatchesofcmmbmbbermodif

8、iedasp}lalt(CMMB)andcmmbRubberModifjedAsphalt(cRMA)withgoodpropenies．Itisfoundthattheprocesscannototdysolvetheproblemof丑oatingCI己Mo