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氧化石墨烯作为石墨烯衍生物,因其具有优越的物理化学特性引起了研究者们的广泛关注,且越来越多的被应用在路面材料领域来提升沥青及混合料性能。但目前国内外对氧化石墨烯改性沥青的低温流变性能及影响机理的尚未有明确的结论,这较大程度的限制了氧化石墨烯改性沥青的推广应用。为此,本文从高温、低温方面分析了氧化石墨烯对沥青流变特性的影响,同时揭示了在老化作用下氧化石墨烯对沥青老化的影响规律,阐明氧化石墨烯与沥青之间的作用机理。本文采用氧化石墨烯与沥青共混的方法,以单一变量控制法分别控制氧化石墨烯掺量与试验温度,利用三大指标试验进行氧化石墨烯改性沥青的常规性能测试,通过氧化石墨烯掺量分别与三大指标进行相关性分析,氧化石墨烯掺量对改性沥青的常规性能没有明显的规律,通过对常规指标进行测试,得出氧化石墨烯在沥青添加的较为合理的掺量范围。通过DSR和MSCR试验对氧化石墨烯改性沥青的高温流变特性进行分析,系统研究了氧化石墨烯对沥青流变性能的影响。由于氧化石墨烯为层片状结构,且自身优越的强度和劲度,在温度与荷载作用下,氧化石墨烯的对沥青改性沥青的高温抗变形能力显著提高。基于BBR试验和Burgers模型研究对氧化石墨烯改性沥青的低温流变特性,对氧化石墨烯改性沥青的低温流变及参数进行了分析,然后利用灰色关联在温度、氧化石墨烯、沥青种类因素作用下对氧化石墨烯改性沥青的低温性能影响进行了分析,对氧化石墨烯改性沥青低温性能影响因素进行排序,得出对氧化石墨烯改性沥青影响最大的因素。氧化石墨烯一定程度上增加了改性沥青的脆性,当温度由-12℃降低到-18℃时,显著降低了改性沥青的低温抗裂性,氧化石墨烯对沥青的低温性能有不利影响。本文对氧化石墨烯改性沥青在短期老化及长期老化作用下的老化特性进行了研究。结果表明,随着老化程度的加深,改性沥青的复数剪切模量和车辙因子逐渐增大,而相位角减小,氧化石墨烯改性沥青中弹性成分增大而粘性成分减少,氧化石墨烯的抗老化性能具有显著的改善作用。最后通过X衍射仪和红外光谱试验分析了氧化石墨烯改性沥青的微观变化,并揭示了氧化石墨烯对沥青高低温性能提高或降低的作用机制及降低老化程度的机理。