天然矿物改性高比例再生沥青混合料的性能优化机制与协同效应研究

本文创新性地采用青川岩沥青(QRA)与嵊州硅藻土(SD)复合改性高比例再生沥青混合料(RAP)，通过DSC/SEM/FTIR多尺度表征揭示了矿物-沥青界面相互作用机制，结合灰关联-熵权法(GCA-EWM)建立了改性剂剂量-路用性能的量化关系。研究发现D10Q10组合使动态稳定性提升近6倍，冻融劈裂强度提高35%，为低碳道路建设提供了天然矿物解决方案。

　　

Highlight亮点发现

• SD-QRA复合改性显著提升RAP混合料高温稳定性（动态稳定性提高近6倍）

• SD通过多孔结构（比表面积达35m²/g）改善低温性能，而QRA在特定剂量范围会产生抑制作用

• 冻融循环条件下，SD使劈裂强度保留率提升35%，展现卓越的抗冻性能

FTIR测试评估

FTIR光谱显示SD在3427cm^-1处存在硅羟基(Si-OH)特征峰，QRA在1602cm^-1处出现芳环C=C振动峰。改性后沥青在1030cm^-1处新增Si-O-Si伸缩振动峰，证实SD通过物理吸附而非化学反应发挥作用。QRA的含硫基团(SO₄^2-)与沥青质形成配位键，显著改善热稳定性。

SEM显微分析

SD的"蜂窝状"微观结构（孔径20-50nm）有效吸附游离沥青，而QRA的片层矿物颗粒（粒径<10μm）形成三维网络骨架。RAP表面经SD修饰后出现明显"矿物桥接"现象，界面过渡区厚度减少40%，这解释了混合料水稳定性提升的机制。

DSC热力学特性

改性沥青的玻璃化转变温度(T_g)升高15℃，熔融焓(ΔH)增加28J/g。SD的纳米孔道结构产生"毛细管效应"，延缓沥青老化过程中轻组分的挥发；QRA则通过矿物骨架抑制沥青的热流动变形，二者协同使高温车辙深度降低62%。

Conclusion结论展望

(1) SD-QRA复合改性创新性地通过"物理吸附-矿物增强"双机制提升RAP性能；

(2) D10Q10组合实现最佳协同效应，摩擦系数(BPN)提升20%的同时保持优良低温弯曲应变(3250με)；

(3) 后续研究将聚焦于改性剂纳米化处理及全生命周期碳排放评估。