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沥青路面作为一种柔性路面,自发现以来被广泛应用于各国的高等级公路当中。但早期的沥青路面性能较差,随着交通压力的不断增大易出现车辙、开裂等路面病害。以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(polystyrene-polybutadiene-polystyrene,SBS)作为改性剂的SBS改性沥青凭借其优良的力学性能,被世界各国广泛应用于高等级公路建设当中。但面对与日俱增的交通压力,SBS改性沥青也逐渐“不堪重负”。石墨烯(Graphene,GNP)作为新兴的纳米材料的一种,具有堪比钢铁的力学性能特性。石墨烯微片(Graphene nanoplatelets,GNPs)作为GNP的多层堆积体,在力学性能方面具有相似的强度,但成本较低,在沥青领域具有大规模应用的潜力。研究表明GNPs的加入能明显提升沥青的力学性能,但存在低温性能下降、相容性不足等问题。基于上述问题,本文首先采用未改性GNPs对SBS沥青进行改性,通过性能测试发现GNPs/SBS改性沥青的性能存在峰值(GNPs加入量为0.05%),通过离析试验证明较高含量的GNPs在沥青中会出现相容性问题。其次分别从相似相溶原理以及表面活性原理两种物理改性方式以及基于点击化学(硫醇-烯反应)的SBS接枝改性的化学方式出发,制备出相应的改性GNPs(PS-GNPs、ODA-GNPs及GOs-SH),并以其作为改性剂与SBS复合对沥青进行改性得到相应的改性GNPs/SBS改性沥青。性能测试表明三种改性GNPs的加入均能够不同程度的提高SBS改性沥青及混合料的各项性能。其中改性效果最好的为PS-GNPs,仅加入0.02%PS-GNPs就可使SBS改性沥青的弹性性能提升37.5%,高温抗车辙性能提升112.6%,抗疲劳性能提升274.9%,混合料抗水损害性能得到有效提升,并且抗车辙性能提升44.4%。但PS-GNPs对SBS改性沥青的改性效果随着其加入量的增大而减小,这与GOs-SH含量所带来的变化趋势相同。与此相反,ODA-GNPs/SBS改性沥青的性能会随着ODA-GNPs加入量的增大而增大。最后,通过微观表征方法,探究三种改性GNPs在SBS改性沥青中的作用机理。其中PS-GNPs与ODA-GNPs能通过物理方式与SBS分子链进行复合,从而形成一种特定的复合网络结构。GOs-SH能在沥青环境通过硫醇-烯点击反应同SBS上的特定位置(1,2-C=C)进行接枝,从而将多条SBS分子链通过化学方式链接并形成特定的复合网络结构。相比于普通的SBS网络,三种复合网络的强度更高,在宏观角度上表现为沥青及其混合料的性能提升。