硅藻土-岩沥青复合改性高比例RAP混合料的灰色关联分析与路用性能提升研究

本文创新性地采用天然矿物硅藻土(SD)和青川岩沥青(QRA)复合改性高比例RAP（再生沥青混合料），通过DSC、SEM、FTIR等多尺度表征揭示了改性机理，结合灰色关联分析(GCA)与熵权法(EWM)证明D10Q10配比可协同提升动态稳定性（近6倍）和抗冻融性，为低碳道路建设提供了环境友好型解决方案。

　　

Highlight

SD-QRA天然矿物创新复合改性基质沥青展现出优异的相容性，FTIR证实未产生新化学键但存在物理吸附；SEM显示SD多孔结构有效包裹沥青质，QRA矿物颗粒形成三维网络；DSC分析表明复合改性使沥青玻璃化转变温度提升12°C。

微观测试评估

FTIR测试

图7展示了SD和QRA固体的红外光谱。SD的特征吸收峰主要来自内部SiO₂结构振动：3427 cm^-1处的宽峰归属硅醇基团(Si-OH)的O-H伸缩振动，2920 cm^-1和2847 cm^-1为脂肪链C-H振动，1635 cm^-1处尖锐峰是结合水H-O-H弯曲振动。QRA在1705 cm^-1出现强羰基(C=O)峰，证实其富含含氧官能团。

SEM测试

SD的硅藻壳体呈现典型蜂窝状多孔结构（孔径2-5μm），比表面积达35 m²/g，像"分子海绵"般物理吸附沥青轻质组分；QRA则展现片层状矿物颗粒（粒径<10μm），通过"微骨架效应"增强体系刚性。

DSC测试

复合改性使沥青玻璃化转变温度区间拓宽至-28°C~58°C，热焓值降低23%，表明温度敏感性显著改善。SD的"缓冲效应"与QRA的"补强作用"产生协同响应。

结论与展望

(1) SD-QRA复合改性通过物理-化学协同机制提升性能，SD像"低温卫士"改善弯曲应变（+15%），QRA作为"高温盾牌"使动稳定度达4528次/mm；

(2) 灰色关联度分析显示抗滑值(BPN)与QRA剂量呈强关联（γ=0.82），而冻融强度比主要依赖SD（γ=0.91）。未来可研究纳米化矿物对RAP的界面增强效应。