活化煤矸石协同胶粉改性沥青交互特性研究

来源：中国血液净化杂志2023年第12期北京时间：

作者：金娇, 刘帅, 钱国平, 刘鹏飞, 刘雅儒, 曾清

单位：1. 长沙理工大学 交通运输工程学院, 湖南 长沙 410114;2. 公路养护技术国家工程研究中心, 湖南 长沙 410114;3. 亚琛工业大学 道路工程研究所, 北莱茵-威斯特法伦 亚琛 52074;4. 长沙理工大学 物理与电子科学学院, 湖南 长沙 410114"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (52174237, 51704040); Science Foundation for Outstanding Youth of Hunan Province (2022JJ10051); Excellent Early Career Scientists form Germany (GZ1717); Science and Technology Project of Changsha-Outstanding Innovative Youth (kq2305020); Guangdong Provincial Key Laboratory of Modern Civil Engineering Technology (2021B1212040003); Postgraduate Scientific Research Innovation Project of Hunan Province (CX20230851)

摘要：为揭示胶粉(CR)与活化煤矸石粉(AG)和轻质油(OL)3种组分对沥青黏结料宏观性能影响规律和交互作用机理,以推动固废在路面材料中的资源化应用和发展。通过响应面试验设计研究了不同组分间的交互效应,建立了3种组分梯度掺量与沥青宏观性能间的映射关系,确定了最优组分配比,从流变性能、微观角度和分子层面探明了不同组分间交互特性对沥青服役品质的协同增效机制。研究结果表明：CR的结构形态和溶胀效果对沥青的物理性能起到了决定性作用,且CR与AG和OL的交互效应明显,当CR、AG和OL的掺入量分别为17.27%、2.28%和1.34%时,沥青的常规物理性能可达到最佳；在AG和OL组分的协同作用下,胶粉可以与沥青形成稳定的复合结构,改善沥青的高温流变性能、高温抗剪切性能、中温抗疲劳损伤性能及低温柔韧性；基于分子动力学模拟发现,采用3种组分复合改性沥青,可以增强界面复合体系中的非共价键键合形式,提升其界面吸附效果,其中,氢键和范德华力在短程相互作用中占据主导地位。研究结果可为复合改性沥青技术的指向性设计与应用提供理论基础与科学指导。

关键词：路面工程,沥青黏结料,响应面试验设计,固废,流变性能,交互机理

基金资助：国家自然科学基金项目(52174237,51704040);湖南省杰出青年科学基金项目(2022JJ10051);中德中心德国优秀青年 学者基金项目(GZ1717);长沙市科技计划项目-长沙市杰出创新青年人才项目(kq2305020);广东省现代土木工程技术重点 实验室开放课题项目(2021B1212040003);湖南省研究生科研创新项目(CX20230851)