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为满足现阶段高速公路的使用要求，有必要对沥青结合料进行改性处理。目前聚合物改性沥青（PMA）在道路领域当中使用的最为广泛。然而大量研究表明，聚合物和沥青在自身性质上存在较大差异，PMA往往存在储存稳定性不足的问题，聚合物对沥青性能的提升效果有限。 近些年来，国内外对蒙脱土（MMT）/沥青纳米复合材料进行了大量的研究。研究表明MMT对基质沥青的物理性能、流变性能、老化性能等会产生较好的改善效果。然而无机MMT必须经过适当的有机化处理才能和沥青实现真正意义上的纳米复合，最大化的提升沥青的性能。 本文在参考国内外相关文献的基础上，采用十二烷基三甲基氯化铵（DTAC）、十八烷基三甲基氯化铵（1831）和十八烷基二甲基苄基氯化铵（1827）三种有机化试剂对纳基蒙脱土（Na-MMT）进行有机化处理。采用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱分析（FTIR）、扫描电镜（SEM）以及亲油性测试对Na-MMT和有机化蒙脱土（OMMT）进行表征。发现在最佳的反应条件下，十八烷基三甲基氯化铵（1831-OMMT）和十八烷基二甲基苄基氯化铵（1827-OMMT）具有较大的层间距和较好的亲油性，有机化处理效果更好。 通过熔融插层法制备一些列不同OMMT改性沥青体系。通过沥青三大指标、离析试验、粘度、旋转薄膜老化实验（RTFOT）以及动态剪切流变试验（DSR）等测试手段分别研究沥青的常规物理性能、储存稳定性、施工性能、老化性能、流变性能等。借助XRD、FTIR、荧光显微镜、差示扫描量热法（DSC）、热重分析（TG）和原子力显微镜（AFM）等测试手段，对OMMT改性沥青的微观结构和改性机理进行分析，探究改性沥青微观结构与宏观性能之间的关系。发现1827-OMMT和基质沥青形成了剥离型纳米复合结构，对沥青路用性能的改善效果最为明显。另外，综合考虑性能和经济两方面因素，认为最OMMT的最优掺量为3％。