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煤矸石粉作为填料加入到沥青和沥青混合料中能够显著提高沥青胶浆和沥青混合料的高温性能,但是其低温性能有所降低。所以根据前人的研究成果,在此基础上采用硅烷偶联剂对煤矸石粉进行改性,对硅烷偶联剂改性煤矸石粉沥青胶浆及沥青混合料的路用性能进行研究,与石灰石矿粉及未改性的煤矸石粉沥青胶浆和沥青混合料进行对比,并深入探究硅烷偶联剂改性煤矸石粉沥青胶浆及其混合料的路用性能和改性机理。用不同掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)的硅烷偶联剂对煤矸石粉进行改性,并与石灰石矿粉和未改性煤矸石粉按不同粉胶比0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4制成沥青胶浆。对3种沥青胶浆进行软化点、锥入度、测力延度、动态剪切流变、弯曲梁流变、布氏粘度以及沥青粘附性等试验。结果表明:与石灰石矿粉与煤矸石粉相比,改性煤矸石粉能显著提高沥青胶浆的高温稳定性与低温性能,并能改善沥青与填料之间的粘附性。且当硅烷偶联剂掺量为1.5%时改性效果最佳。其次,综合考虑沥青胶浆的高、低温性能,确定矿粉、煤矸石粉和改性煤矸石粉沥青胶浆的最佳粉胶比范围为0.97-1.15、0.93-1.07 和 0.95-1.11。对三种填料和沥青胶浆进行X射线衍射、扫描电镜、激光粒度分析、红外光谱和低温氮吸附试验。结果表明:煤矸石粉尤其改性煤矸石粉相比石灰石矿粉具有更大的比表面积,而且改性煤矸石粉表面有丰富的间隙孔结构。通过红外光谱测试结果,硅烷偶联剂的亲无机官能团与煤矸石粉发生脱水缩合反应形成了一层聚硅氧烷偶联化层,亲有机官能团与沥青中的高分子聚合物发生缠绕形成了一种稳定的空间结构,提高了其与沥青的粘附力,从而明显提高了改善了沥青胶浆的路用性能。对三种填料进行AC-13沥青混合料配合比设计,通过马歇尔试验确定石灰石矿粉、煤矸石粉和改性煤矸石粉沥青混合料的最佳油石比,并计算出最佳粉胶比。结果表明:三种沥青混合料的最佳油石比分别为5.09%、5.17%和5.24%。最佳粉胶比为1.11、1.07和1.06。然后对三种混合料分别进行车辙试验、弯曲试验、劈裂试验、浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验。结果表明:改性煤矸石粉相比于石灰石矿粉与煤矸石粉能显著提高沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性。