石墨烯沥青及其混合料路用性能研究.pdf

哈尔滨工业大学硕士学位论文

摘要

随着我国道路里程的快速增加，路面后期的车辙、剥落以及开裂问题越发

突出，服役年限内养护成本巨大。若能应用一种新材料在沥青原材料中，改善

MACMultigrade

沥青的路用性能，将具有特别的意义。本文尝试在基质沥青和（

AsphaltCement）沥青中添加石墨烯，探讨石墨烯加入后沥青的老化性能和混合

料的路用性能变化。主要内容及结论如下：

1MAC

（）确定石墨烯在基质及沥青中的最佳掺量

本文设置多组石墨烯掺量，石墨烯掺量为沥青质量的0-1.05%，通过针入

度、软化点以及延度实验确定两组沥青的最佳石墨烯掺量。结果表明：选用熔

融共混法将石墨烯加入到沥青中，石墨烯的加入使两组沥青的针入度下降、软

化点提升、延度下降。最终确定基质沥青的最佳石墨烯掺量为0.7%，MAC沥

青的最佳掺量为0.2%。

2

（）研究两种石墨烯沥青在老化状态下的微观机理和流变性能

通过扫描电镜、短期老化前后的傅里叶光谱、短期老化和长期老化下的动

态剪切流变试验对两组石墨烯沥青进行研究，以未掺加石墨烯的沥青作为对照

组。结果表明：石墨烯在沥青中均匀分布，傅里叶光谱图表明石墨烯与沥青是

物理共混，两者未产生化学变化；老化前后的傅里叶光谱图表明加入石墨烯的

两组沥青抗老化性能更好；通过动态剪切流变试验发现石墨烯的加入能有效提

升沥青的高温抗变形能力，延缓沥青在高温下的老化。

（3）AC-13及SMA-13沥青混合料路用性能研究

进行AC-13和SMA-13石墨烯沥青混合料配合比设计，进行马歇尔试验，

并研究混合料的高温车辙性能和水稳定性（浸水马歇尔、冻融劈裂）。结果表

明：石墨烯的加入提高沥青混合料的稳定度，高温车辙试验下混合料的动稳定

度提升明显，表明石墨烯的加入能提高沥青的高温车辙性能；浸水马歇尔试验

及冻融劈裂试验表明石墨烯的加入增强了沥青与集料的粘附性，提高了沥青混

合料的抗水损害能力。

关键词:基质沥青；MAC沥青；石墨烯；抗老化性能；流变性能；路用性能

--I

哈尔滨工业大学硕士学位论文

Abstract

WiththerapidincreaseinroadmileageinChina,therutting,spallingand

crackingproblemsofpavementsinthelateryearsofservicearebecomingmoreand

moreprominent,andthemaintenancecostsarehugeduringtheservicelife.It

wouldbeofspecialsignificancetoapplyanewmaterialinasphaltrawmaterialto

improvetheroadperformanceofasphalt.Inthispaper,anattemptwasmadetoadd

graphenetomatrixasphaltandMAC(MultigradeAsphaltCement)asphaltto

investigatetheagingperformanceofasphaltandthechangeofroadperformanceof

themixtureaftergrapheneaddition.Themaincontentsandconclusionsareas

follows:

(1)Determinetheoptimaldopingof