[00132381]纳米改性道路石油沥青技术的研究

1、课题来源与背景 随着我国道路交通量的不断激增,重载交通的增加,再加上气候恶劣、工程技术力量薄弱等原因,导致部分铺筑公路沥青路面在重复重载作用下出现了严重的车辙、裂缝和水损害等问题。优质的沥青材料是路面保持良好使用状态的关键因素,但是我国优质道路石油沥青资源有限。利用纳米材料神奇的特性,旨在从微观结构上改善沥青的性能。为了全面系统研究纳米改性沥青技术,将其应用到路面工程中,从而提升沥青路面抗高温、耐老化等路用性能,减少路面的早期病害,降低后期养护费用,提高道路的通行能力。河南省交通科学技术研究院有限公司提出了《纳米改性道路石油沥青技术的研究》课题,并结合高速公路实体工程对此课题进行深入研究。 2、技术原理及性能指标 本研究针对我国气候和道路交通情况,采用纳米材料和聚合物POE对沥青进行改性,研发出新型纳米材料改性沥青,全面提升道路石油沥青的各项技术性能。采用纳米材料改性沥青的方法,实现了纳米材料在沥青中的纳米级均匀分散,使纳米材料改性沥青路面在高温稳定性、抗水剥离性、耐老化性等方面得到较大幅度改善。 本研究通过分析纳米材料类型对沥青胶结料性能的影响作用,筛选出适合道路石油沥青改性的纳米材料品种,并对纳米材料进行测试和表征;系统研究了纳米材料表面改性技术,考察表面改性剂类型、材料用量、改性温度和时间对沥青改性效果的影响,提出了纳米材料表面改性工艺参数;采用微观测试手段探讨了纳米改性沥青的机理,为纳米沥青的应用提供了理论依据;系统研究了纳米材料/POE对沥青进行复合改性的技术,提出了纳米材料/POE复合改性沥青推荐材料配比和制备工艺参数;通过室内试验和实体工程,对纳米沥青混凝土配合比设计、路用性能进行了分析和评价,对纳米沥青路面的施工工艺进行归纳和总结;研制出一种制备改性沥青的纳米粉末颗粒添加-拌合装置,提升了纳米改性沥青的生产质量。 3、技术的创造性与先进性 本研究制备出一种新型的纳米材料/POE复合改性沥青,能够提升沥青路面的高温稳定性、耐老化等性能;开发出一种制作改性沥青的纳米粉末颗粒添加-拌合装置,被授予实用新型专利权,可为制得高质量、高性能的改性沥青产品提供了新的方法和手段,具有重要的理论意义、实用价值及广阔的应用前景。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性 本研究提出的纳米改性沥青及纳米/POE复合改性沥青胶结材料可用于各等级道路的沥青路面工程,适用于具有较高抗车辙和耐老化能力的路面结构。制备纳米改性沥青的原材料和生产设备较为常见,推广应用便利。 5、应用情况及 已经在河南弘卢高速公路中得到应用。 6、成果简介 研制出一种新型的纳米材料/POE复合改性沥青;研制出制备改性沥青的纳米粉末颗粒添加、拌和装置,并被授予实用新型专利。本研究成果经河南省交通运输厅组织专家鉴定,被认为达到国际先进水平。