SBS改性沥青混凝土感应加热自修复技术研究

摘要

沥青作为一种粘弹性材料，其本身具有在受到损伤之后自我修复的能力，这一特性已经被研究者们广泛认可。近年来，研究者们也在更多地尝试利用沥青这一特性来使沥青路面进行自我修复，具有代表性的技术有微胶囊、电磁感应加热等。沥青混凝土的电磁感应加热自修复技术相比微胶囊具有工艺相对简单、可以多次修复等优点，而相对传统路面修补技术，则具有非破坏性修复、环保节能等优点。
　　本文以使沥青混凝土能被感应加热为目的，在AC-13C SBS改性沥青混凝土中掺钢砂作为导电材料，使沥青混凝土能在电磁感应机的作用下迅速升温，材料中的沥青由于升温而流动，从而使其内部受损产生的裂纹关闭而达到材料自修复的目的。在此基础上，对掺钢砂的SBS改性沥青混凝土的力学性能、感应加热性能以及感应加热自修复能力进行了研究，并增加钢丝绒作为导电材料与钢砂进行同步对比。
　　对AC-13C SBS改性沥青混凝土进行了配合比设计，并确定对三种粒径(0.6mm、1.0mm、1.4mm)和三种掺量（沥青混凝土体积的2％、4％、6％）的钢砂进行对比，钢丝绒采用3.5mm4#粉碎型钢丝绒，掺量为沥青所占体积的4％。
　　对掺钢砂的SBS改性沥青混凝土的力学性能进行了测试，包括高温稳定性试验、低温抗裂性试验、水稳定性试验以及粘结性试验。钢砂的添加对SBS改性沥青混凝土的力学性能是略有提升作用的。同时，钢砂掺量的增多会带来较明显的力学性能改变，而相同掺量下不同粒径的钢砂对SBS改性沥青混凝土力学性能的影响则不是很大。综合而言，掺0.6mm钢砂的SBS改性沥青混凝土拥有较好的力学性能，但与掺1.0mm钢砂的差距不大，而掺1.4mm钢砂的SBS改性沥青混凝土的力学性能则相对较差。
　　通过试验测试出掺钢砂的SBS改性沥青混凝土的膨胀温度为100℃，并确定感应加热时感应线圈与试件表面的距离为10mm。对掺钢砂的SBS改性沥青混凝土进行感应加热升温速率测试，结果显示材料的升温速率随着钢砂掺量与粒径的增大而增大。对掺钢砂的SBS改性沥青混凝土在不同感应加热温度下的自修复能力进行了研究，破坏方式采用三点弯曲试验。结果显示当钢砂粒径为0.6mm与1.0mm时，沥青混凝土的自修复效果较好，感应加热自修复的最佳温度确定为80℃。
　　为了使掺钢砂的SBS改性沥青混凝土具有较好的力学性能，同时具备较快的感应加热升温速率与感应加热自修复能力，最后对掺钢砂的SBS改性沥青混凝土进行了综合优化设计，提出了钢砂的最佳粒径为1.0mm，最佳掺量为沥青混凝土体积的6％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与研究意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 沥青自修复行为特征

1．2．2 电磁感应加热自修复

1．3 研究内容与技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 原材料与沥青混凝土组成设计

2．1 原材料

2．1．1 沥青

2．1．2 集料

2．1．3 矿粉

2．1．4 钢砂

2．1．5 钢丝绒

2．2 AC-13C SBS改性沥青混凝土组成设计

2．2．1 矿料级配组成设计

2．2．2 确定最佳油石比

2．3 本章小结

第三章 掺钢砂的SBS改性沥青混凝土力学性能研究

3．1 高温稳定性试验

3．1．1 试验方法

3．1．2 试验结果分析

3．2 低温抗裂性试验

3．2．1 试验方法

3．2．2 试验结果分析

3．3 水稳定性试验

3．3．1 试验方法

3．3．2 试验结果分析

3．4 粘结性试验

3．4．1 试验方法

3．4．2 试验结果分析

3．5 本章小结

第四章 掺钢砂的SBS改性沥青混凝土感应加热自修复能力研究

4．1 电磁感应加热

4．1．1 基本原理与特点

4．1．2 电磁感应加热设备

4．2 电磁感应加热性能研究

4．2．1 AC-13C SBS改性沥青混凝土的膨胀温度

4．2．2 感应加热距离与SBS改性沥青混凝土的升温速率研究

4．2．3 钢砂对SBS改性沥青混凝土感应加热升温速率的影响

4．3 掺钢砂的SBS改性沥青混凝土的裂纹自修复试验

4．3．1 试验方法

4．3．2 试验结果分析

4．4 掺钢砂的SBS改性沥青混凝土的综合优化设计

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 后续研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的学术成果