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《基于AFM的多聚磷酸改性瀝青改性機(jī)理及老化前后微觀性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號(hào):學(xué)校代碼:10128UDC:學(xué)號(hào):20151100247碩士學(xué)位論文（學(xué)生類別：全日制學(xué)術(shù)型碩士研究生學(xué)科名稱：道路與鐵道工程論文題目：基于AFM的多聚磷酸改性瀝青改性機(jī)理及老化前后微觀性能研究英文題目：StudyonModificationmecha-nismandmicro-propertiesofpoly-phosphoricAcidmodifiedasphaltconsideringagingperformanceBasedonAFM學(xué)生姓名：任敏達(dá)導(dǎo)師姓名：王嵐教授二○一八年六月內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著我國公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，瀝青路面材料性能研究不
2、斷深入。瀝青的性能是關(guān)系到瀝青路面使用性能及壽命的關(guān)鍵因素，因此對(duì)瀝青材料進(jìn)行深入研究十分必要。多聚磷酸是一種經(jīng)濟(jì)的改性劑且經(jīng)其改性的瀝青具有良好的技術(shù)性能和儲(chǔ)存穩(wěn)定性，因而具有較好的發(fā)展前景。但目前對(duì)其改性機(jī)制的研究還有待深入。近年來，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)瀝青性能的研究多集中在宏觀層面，如流變特性、粘彈特性、粘結(jié)特性等，而對(duì)瀝青的微觀性能研究相對(duì)較少。本文通過四組分試驗(yàn)（SARA）、紅外光譜試驗(yàn)(IR)及原子力顯微鏡(AFM)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，多聚磷酸（PPA）對(duì)瀝青的改性為化學(xué)改性。通過對(duì)由AFM得到的基質(zhì)瀝青與PPA改性瀝青的形貌與相位圖分析發(fā)現(xiàn)，摻入PPA后相位圖中連續(xù)相（par
3、a-phase）面積明顯減小，分散相（peri-phase）面積明顯增加，且蜜蜂結(jié)構(gòu)（catana-phase）谷地尺寸變大，說明摻入PPA后瀝青中瀝青質(zhì)含量將會(huì)增多而低溫抗裂性將有所減弱。通過瀝青試樣的AFM形貌圖發(fā)現(xiàn)，SBS改性瀝青、PPA改性瀝青以及PPA-SBS復(fù)合改性瀝青的蜜蜂結(jié)構(gòu)數(shù)量均明顯多于基質(zhì)瀝青，其中PPA改性瀝青表現(xiàn)出蜜蜂結(jié)構(gòu)體積增大的特性，而SBS改性瀝青則表現(xiàn)出小型蜜蜂結(jié)構(gòu)數(shù)量增多的特性，而PPA復(fù)合改性瀝青則同時(shí)表現(xiàn)出上述兩種不同特性。在經(jīng)過薄膜老化試驗(yàn)（TFOT）后，基質(zhì)瀝青與SBS改性瀝青表面變化較為明顯，峰區(qū)尺寸明顯增加且更為密集，而PPA改性
4、瀝青與PPA復(fù)合改性瀝青則變化不大，說明PPA改性瀝青及其復(fù)合改性瀝青抗老化性能優(yōu)于SBS改性瀝青與基質(zhì)瀝青。在經(jīng)過壓力老化（PAV）后，四種瀝青的蜜蜂結(jié)構(gòu)均明顯減少，瀝青表面起伏明顯減少，而PPA復(fù)合改性瀝青的蜜蜂結(jié)構(gòu)依舊為最多，說明經(jīng)過PAV老化后，瀝青由多相結(jié)構(gòu)向簡單相態(tài)結(jié)構(gòu)過渡，相態(tài)差異逐漸減小。通過計(jì)算老化前后各瀝青的粗糙度參數(shù)：均方根粗糙度（Rq）與峰密度（Sds）發(fā)現(xiàn)，SBS改性瀝青的Rq稍大于PPA復(fù)合改性瀝青，大于PPA改性瀝青與基質(zhì)瀝青。說明SBS改性瀝青與PPA復(fù)合改性瀝青的表面更為粗糙，自愈合性能較好。經(jīng)過TFOT老化后，四種瀝青的Rq均有所增大，其中
5、基質(zhì)瀝青與SBS改性瀝青的增幅較大，而PPA改性瀝青與PPA復(fù)合改性瀝青的增幅較小，說明PPA及PPA復(fù)合改性瀝青的抗老化性能優(yōu)于SBS改性瀝青與基質(zhì)瀝青。經(jīng)過PAV老化后，四種瀝青的Rq均大幅減小，其中基質(zhì)瀝青與SBS改性瀝青的減幅較大，而PPA改性瀝青與PPA復(fù)III內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文合改性瀝青的減幅較小。通過比較各瀝青的Sds發(fā)現(xiàn)，基質(zhì)瀝青的Sds最大，SBS改性瀝青次之，PPA復(fù)合改性瀝青最小，說明PPA復(fù)合改性瀝青的表面更為均勻，有更好的抵抗變形能力。經(jīng)過TFOT與PAV老化后，四種瀝青的Sds均有所減小，PPA改性瀝青與PPA復(fù)合改性瀝青減幅較小，基質(zhì)瀝青
6、與SBS改性瀝青減幅較大，說明PPA改性瀝青與PPA復(fù)合改性瀝青在抵抗變形和抗老化能力上更為突出。通過對(duì)比各瀝青試樣的AFM力-曲線發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過TFOT與PAV老化后，四種瀝青的粘附力曲線上各點(diǎn)數(shù)值都明顯減小，并結(jié)合老化前數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，PPA復(fù)合改性瀝青的最大分離力始終最大，PPA改性瀝青的最大分離力始終大于SBS改性瀝青與基質(zhì)瀝青，說明無論老化前后，PPA復(fù)合改性瀝青粘附特性均優(yōu)于PPA改性瀝青、SBS改性瀝青及基質(zhì)瀝青。另外，根據(jù)圖像及相關(guān)模型計(jì)算得到粘附力，楊氏模量，接觸剛度及表面能。結(jié)果表明，PPA復(fù)合改性瀝青的抗變形能力稍弱于PPA改性瀝青而優(yōu)于SBS改性瀝青與基質(zhì)瀝青
7、；PPA復(fù)合改性瀝青的粘附特性優(yōu)于其它三種瀝青；而SBS改性瀝青在抗變形能力與粘附特性方面均優(yōu)于基質(zhì)瀝青。綜上所述，通過AFM的微觀分析，PPA復(fù)合改性瀝青在自愈合與抗變形能力方面均表現(xiàn)出較好的特性；在粘附性能及相關(guān)方面的抗老化性能均表現(xiàn)出優(yōu)于其它三種瀝青的特性，并且可改善PPA單獨(dú)改性瀝青的低溫性能較差及SBS單獨(dú)改性瀝青抗變形能力不足的缺陷，具有一定的復(fù)合改性意義。關(guān)鍵詞：多聚磷酸改性瀝青；原子力顯微鏡；微觀結(jié)構(gòu)；微觀力學(xué)性能；IV內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWiththedevelo
