碳納米管增強瀝青混合料的力學性能研究.pdf

1、碳納米管由于其獨特的結構和優(yōu)異的力學、電學、化學等各方面性能，是一種理想的改性填充材料。將碳納米管作為熱塑性材料的增強材料，可以提高基體材料的抗拉、抗壓強度、耐磨損性和熱穩(wěn)定性，目前已有諸多以碳納米管為增強體的熱塑性化合物研究，但將碳納米管引入道路工程領域、將碳納米管作為增強材料對瀝青和瀝青混合料進行改性的研究尚少。本文將多壁碳納米管作為增強材料添加到70＃道路瀝青當中，對瀝青進行改性，開展相關性能研究，探究碳納米管增強瀝青及瀝青混合料

2、的力學性能，并引入一種基于細觀力學的有效彈性性質預測模型，對瀝青膠漿及瀝青混合料的宏觀有效彈性性質進行預測。
　　首先，本文研究了碳納米管改性瀝青的制作加工方式，制作出多壁碳納米管改性瀝青，并依照相關規(guī)范對多壁碳納米管改性瀝青進行了針入度和環(huán)球法軟化點實驗，并計算針入度指數(shù)、當量軟化點、當量脆點和塑性溫度范圍，結果顯示多壁碳納米管對基質瀝青的高、低溫性能有較好的改善。
　　進而，利用多壁碳納米管改性瀝青制作瀝青膠漿，進行帶預

3、制裂縫的三點彎曲斷裂實驗，探究多壁碳納米管改性瀝青膠漿的斷裂性能。本文制作了多壁碳納米管瀝青小梁試件并預制裂縫，使用萬能實驗機進行三點彎曲實驗，并用夾片式位移計測量裂縫張開距離，并繪制相關位移．荷載曲線等。為了進一步了解多壁碳納米管瀝青斷裂的微觀機理，使用環(huán)境掃描電鏡對多壁碳納米管改性瀝青膠漿小梁斷口進行掃描。
　　最后，引入并改善一種具有彈簧型界面的多步驟多夾雜復合材料有效彈性性質預測模型，對多壁碳納米管改性瀝青膠漿及瀝青混合料

4、的宏觀彈性性質進行預測，從細觀角度探究多壁碳納米管對瀝青膠漿和瀝青混合料的宏觀彈性性質的影響，并在此基礎上對之前相關實驗的結果進行進一步的分析，同時驗證該方法的適用性。
　　研究結果表明，多壁碳納米管能夠明顯改善瀝青的高、低溫性能，能夠增強瀝青膠漿的韌性，提高瀝青膠漿抗開裂的性能，延緩瀝青膠漿在荷載作用下開裂過程，改善后的具模量預測模型在分析中能夠避免過程對其的影響，明確的計算出增強材料對復合材料彈性性質的影響，且能夠有效預測瀝青