微_纳米材料改性沥青的制备及其性能研究

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1、分类号:U41410710-2015231014专业硕士学位论文微/纳米材料改性沥青的制备及其性能研究惠小艳导师姓名职称阎鑫副教授专业学位类别申请学位类别硕士材料工程及领域名称论文提交日期2018年05月01日论文答辩日期2018年06月03日学位授予单位长安大学PreparationandPropertiesofMicro/NanomaterialsModifiedAsphaltAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：HuiXiaoyanSupervisor：YanXinChang’an

2、University,Xi’an,China摘要微纳米材料由于具有比表面积大，尺寸小等不同于普通材料的特性，并且在光、电、磁等方面具有一些新颖和奇特的特性，使其在能源、催化、环境等领域具有十分重要的应用。沥青作为一种重要的建筑材料，在道路建设、防水、防腐建筑等方面具有广泛地应用，而沥青老化问题和沥青道路交通活动导致道路路面及其周围土壤环境中重金属污染的问题一直受到人们的重视。本论文以微纳米改性沥青为研究对象，主要研究微纳米材料改性沥青在改善沥青老化方面的应用；以及微纳米材料改性沥青在治理路面重金属Cr（Ⅵ）污染方面的应用研究。本论文首先采用

3、乳化-溶剂挥发法制备芳烃油缓释微胶囊，通过优化试验确定最佳制备工艺参数，其最佳制备工艺参数为：选择明胶－SDS复合相为乳化剂，剪切速率为700r/min，芯材/壁材质量比为1∶1。采用热挥发失重试验研究了微胶囊的缓释性能，结果表明微胶囊能够明显减缓芳烃油释放速率。将缓释微胶囊作为添加剂制备改性沥青，并对基质沥青和微胶囊改性沥青进行旋转薄膜烘箱老化（RTFOT）试验，通过对老化前后基质沥青和微胶囊改性沥青进行一系列性能测试验，主要包括三大性能指标测试、黏度测试、动态剪切流变性能测试（DSR）等，分析微胶囊的加入对沥青性能影响，结果表明在短期老

4、化过程中微胶囊能够提供一定的轻质组分，减缓沥青老化进程。针对道路路面重金属Cr（Ⅵ）污染问题，本论文分别选用羰基铁粉以及纳米TiO2/g-C3N4复合材料制备改性沥青薄膜，分别研究其还原Cr（Ⅵ）的性能。通过优化羰基铁粉改性沥青薄膜制备工艺，结果表明当羰基铁粉掺量为7.6%、沥青膜厚度为0.235mm、Cr（Ⅵ）溶液浓度为1mg/L时最利于Cr（Ⅵ）还原去除反应，4天内还原率达89%。采用熔盐法成功制备了纳米TiO2/g-C3N4复合材料，通过SEM和XRD表征TiO2/g-C3N4复合材料形貌和晶体结构，结果表明g-C3N4和TiO2形成

5、紧密的复合结构且g-C3N4为方形中空纳米管结构。通过紫外可见漫反射光谱仪和荧光光谱仪对样品进行表征分析，结果表明复合材料TiO2/g-C3N4具有比单一的TiO2和g-C3N4更优异的光学性能。在可见光照射下还原Cr（Ⅵ）溶液进一步确定TiO2/g-C3N4的光催化活性最优。将TiO2/g-C3N4分别以拌和法和涂覆法负载于沥青材料，讨论加入方式对还原Cr（Ⅵ）的影响，结果表明：拌和时间对样品还原Cr（Ⅵ）很敏感，拌和法和涂覆法负载沥青薄膜时，在可见光照射下还原Cr（Ⅵ）效果都较好，而且随着时间的延长，有超过涂覆i法的趋势；表明拌和法更适

6、合于工程应用。为了更进一步评价TiO2/g-C3N4的光催化活性，选择拌和法负载沥青薄膜，考察Cr（Ⅵ）浓度和掺量不同时的还原效率，得出当掺量为5%，初始Cr（Ⅵ）浓度为2.5mg/L条件下还原重金属Cr（Ⅵ）效率最高。关键词：沥青老化，缓释微胶囊，羰基铁粉，重金属Cr（Ⅵ），TiO2/g-C3N4iiAbstractMicro/nanomaterialsaredifferentfromordinarymaterialsduetotheirlargespecificsurfacearea,smallsize,etc.,andhavesome

7、novelandpeculiarcharacteristicsinlight,electricandmagneticfields,whichmakethemveryimportantinthefieldsofenergy,catalysisandenvironment.Asanimportantbuildingmaterial,asphalthasbeenwidelyusedinroadconstruction,waterproofing,anti-corrosionconstruction,etc.Theproblemofasphalta

8、gingandthepollutionofheavymetalsinthesoilenvironmentoftheroadanditssurroundingroadcausedb