纳米材料改性沥青研究进展

的使用仍然受到限制。努力探索新的纳米材料对沥 青改性有 以下作用 ： ａ ） 改善沥青微观机械和物理性 能； ｂ ） 从根本上改善沥青 或混合料 的性 能 ； ｃ ） 提高路 用性 能 ， 延长 道路的耐久性 。因此 ， 纳米材料改 Ｉ 生 沥青
为道 路材料及其工程应用提 供了 良好 的发 展契机 。
青 的品质 。
１ 概 述
美 国国家纳米技术规定 “ 纳米技术涉及到大约
１—１ ０ ０ ａ ｍ（ 纳米 ） 范 围 内原 子 、 分 子 或 高 分 子 的 研
究和技术发展 ，提供纳米级范围内现象和材料的基 础理解 ，创建和使用由于其小或 中等尺寸具有新颖 性能和功能 的结构 、 装置和系统” 。 因此 ， 纳米技术允 许具有 高功能密度 ， 高敏感性 、 特殊表面效 应 、 高表 面积、 高应变电阻和催化作用体系的设计 。 所有的特 性都是纳米粒子 的小尺寸直接或者间接的结果【 ” 。
第２ 期（ 总 ２ ２ ７ 期）
２ ０ １ ４年 ４月
山西交通科技
Ｓ ｌ ｔ ＡＮ ＸＩ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ ＮＣ Ｅ＆ Ｔ Ｅ Ｃ ＨＮＯＬＯＧＹ ｏ ｆ ＣＯＭＭＵ ＮＩ Ｃ ＡＴ Ｉ ＯＮＳ
ＮＯ ． ２
ＡＤｒ ．
纳米材料改性沥青研究进展
马德 崇 ， 李鹏 宇
（ １ ． 山 西省 交通科 学研 究 院 ， 山西 太原 ０ ３ ０ ０ ０ ６ ； ２ ． 大同公路 分 局 ， 山西 大同 ０ ３ ７ ０ ０ ６ ）
生离析等 ） ， 不利于推广应用ｆ ３ ］ 。 机械搅拌法主要通过 高速剪切乳化机将纳米材料均匀地分散于沥青 中 ， 纳米材料与沥青之间仅是物理意义上的共混 ，而没 有 明显 的化学 反应 。
３ 纳米 材料 在 沥青 改性 中的 应 用
目前 ，研究者们为了克服聚合物改性剂价格 昂 贵、 路 面施 工 成本 大 的缺点 ， 产量大 、 生 产 成 本低 以
事 实上 沥青 材 料 ，主要 在路 面施 工 上大 规模 使 用 ，这 些材 料 的宏 观力 学行 为很 大 程度 上依 赖 于微 观 纳米 级 上 的微 结 构 和物理 性 能 。 尽 管研 究 者 、 材 料
为了解决纳米材料在沥青中的分散性 问题 ， 充 分发挥纳米材料对沥青的改性作用 ， 目前 ， 在纳米材
料 改性 沥 青研 究方 面 主要采 用 物理 方法 ：一 种 是超
声波法 ， 一种是机械搅拌法 。 超声波法主要通过 内掺
法制样 ， 然后通 过 超声 进行 二次 分散 。 但是 在实 际应 用 中容易 出现 一些 问题 （ 如 存储 稳定 性 较差 、 容 易 产
生产者和工程师已经探索了很多年 ，但是纳米技术
土及纳米蒙脱土等［ ２ １ 。 本文主要对纳米材料改性沥青 的制备 、纳米材料在沥青改性 中的应用及微观研究
方 法进 行 了综 述 。 ２ 纳米 材料 改性 沥青 制 备
能等，已逐渐渗透到交通及建筑材料领域并引起广 泛关 注 。 纳米粒子是一种小型化粒子 ，至少有一个维度 小于 １ ０ ０ ｎ ｍ。 纳米粒子的物理和化学性能与常规材 料不同， 主要是 由于纳米粒子 比表面效应 ， 量子尺寸
在沥青改性 中。碳纳米管 、能有 重 大影 响 。 ３ ． １ 纳米黏土改性沥青 沥青 中引入纳米黏土可 以改善其高工作温度性 能 以及抗 车辙性 能 。基 于纳 米黏 土在 沥青 中物 理属 性， Ｙ ｕ等人研究了蒙脱土纳米黏土和有机改性蒙脱
及 对 沥青 改性 需求 量 小 的纳米 无机 材料 被研 究 者用 作 为沥 青 改性 剂 ， 如 纳 米碳 酸 钙 、 二 氧化 钛 、 纳米 黏
纳米 技术 由于处 于所 谓 的介 观领 域 （ 微观 和 宏 观之间） ， 所 以纳 米 材 料 具有 比表 面 积 大 、 隧 道 效 应 及小 尺寸 效 应等 一 系列优 异 性能［ ４ １ 。 聚合 物基 纳米 复 合 材料 具有 独特 的热 学性 能 、力 学性 能 以及 电磁 性
收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ １ — ０ ６ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ ２ — １ ０
作者简 介： 马德崇（ １ ９ ８ ３ 一 ） ， 男， 安徽毫州人 ， 理 学博 士 ， 工程师 ， ２ ０ １ ２年毕业于湖南大学化学专业 ； 李鹏宇 （ １ ９ ７ ２ 一 ） ， 男， 山西应县人， 工程师 ， ２ ０ ０ ９ 年毕业于北京交通大学土木工程专业。
２ ０ １ ４ 年第２ 期
马德崇， 等： 纳米材料 改性沥青研究进展
・ １ １ ・
效 应等 综合 作用 的结 果【 ５ Ｊ 。 纳米 黏 土粒子 是 主要 的材 料 ，基 于纳 米粒 子 和纳米 材料 的文 献综 述可 以运 用
料 的黏 性值 降低 缓 慢 。沥青 较低 的黏 性表 明较 低 的
摘要 ： 介绍了纳米材料改性沥青的研 究进展 。主要介绍 了纳米改性 沥青的制备 ， 纳米材料
在 沥青改性 中的应用 ， 包括添加 纳米粒子 ， 如纳米黏土、 纳米管和纳米二氧化硅 等对沥青及 沥 青混合料性能的影响。同时， 介绍 了纳米改性沥青的微观研究方法。
关键词： 纳米材料 ； 纳米改性沥青； 纳米黏 土； 微观研究方法 中图 分类 号 ： Ｕ ４ １ ６ ． ２ １ ７ 文献标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ６ － ３ ５ ２ ８ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ － － ０ ０ １ ０ － － ０ ３ 要制得性能优 良的纳米改性沥青 ，关键在于解 决纳米改性剂与沥青的兼容性问题 ， 即分散性 问题。 多数情况下 ，纳米粒子的添加降低了沥青的存储稳 定性 ， 导致纳米材料与沥青的兼容性较差 ， 纳米材料 加人到基质沥青中 ， 有的甚至发生 团聚 、 沉降现象 ， 进 而影 响 纳米 材料 对沥 青 的改性 效果 及 纳米 改 性 沥