不同添加剂对沥青与沥青混合料高温及低温性能影响

摘要

随着交通的高速发展，我国公路建设也突飞猛进，对路面材料也提出了更高的要求。常规的沥青混合料的性能已难以满足要求，必需对其加以处理以改善沥青的使用性能。改性沥青或在混合料中掺加其它材料，是当前国内外研究的先进技术措施之一。市场上也因此出现了种类繁多的沥青添加剂。目前国内对沥青添加剂应用已经做了一些研究，但工程应用尚处于初级阶段，仅仅局限于少数几种常用添加剂，对沥青添加剂的研究未能形成系统的理论基础。新型沥青添加剂种类繁多，有些对沥青及混合料的影响还不明确，缺乏系统的数据积累。实践证明，掺加添加剂后的沥青及混合料具有了一些更优良的特性，为了预测改性沥青及混合料的应用特性，进行室内评价和测试是十分必要的。本论文通过相应的室内试验深入研究不同添加剂对沥青混凝土的性能影响，为新型沥青添加剂的进一步工程应用提供参考。 TPS、路孚8000、Sasobit、上交大高粘度改性剂和Domix均是市场上出现的新型添加剂，对沥青混凝土高温稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性、水稳定性等多项性质均会产生不同影响，本论文将重点研究以上几种新型添加剂对沥青及混合料高温性能、低温性能的影响，几种添加剂的综合性能评价将在相关论文里进一步分析。根据改性沥青胶结料宏观性能基础上，进一步对改性沥青微观结构进行量化分析，研究改性沥青微观结构与宏观使用性能之间的关系。 (1)不同添加剂对沥青胶结料高温性能的影响研究实践表明，改性沥青的使用可以有效提高沥青路面的高温性能，但改性沥青与基质沥青具有性质上的根本差异，常规评价体系中适用于基质沥青的试验方法和指标无法准确、全面地反映改性沥青的高温变形特性。本文选用软化点、稠度和抗车辙因子G<'*>/sin δ多种改性沥青高温性能指标，研究掺加不同添加剂后的沥青胶结料高温性能，采用灰关联分析法对各个高温指标进行分析和评价。 (2)不同添加剂对沥青混合料高温性能影响分析改性沥青的高温性能影响着混合料的高温性能，并最终通过混合料在路面使用性能中体现出来，沥青-混合料-路面的关系是层层关联的，前者影响后者的性能，又通过后者体现出来。混合料的高温性能评价是研究沥青高温性能和路面抗车辙能力的重要环节。 混合料的车辙试验是一种具有间歇期的重复加载试验，可用来评价改性沥青混合料的高温性能。对掺加不同添加剂沥青混合料进行高温性能试验，根据试验结果分析几种添加剂对沥青混合料高温性能的影响；对沥青混合料车辙试验与沥青高温指标进行相关性分析。 (3)不同添加剂对沥青胶结料低温性能影响研究改性沥青是一个复杂的体系，它的低温性能受到基质沥青标号、添加剂的结构、添加剂的掺量的共同影响，如何合理评价改性沥青的低温性能，还没有一个为各国公认的方法，我国主要采用的是低温延度和当量脆点来评价沥青的低温性能，国外的研究目前主要集中在流变学和断裂力学的方法上。本论文选用延度、测力延度、直接拉伸试验(DDT)和简支梁弯曲蠕变试验(BBR)试验来评价改性沥青的低温性能，分析掺加不同添加剂后对沥青胶结料低温性能的影响。 (4)不同添加剂对沥青混合料低温性能影响分析当添加剂掺入沥青后，破坏了原沥青的均相性质，形成了一种聚合物-沥青非均相体系，在低温下，该体系的分散项与分散介质的综合作用呈现出复杂性，很多低温试验方法很难全面反映真实的路用性能。在选择评价改性沥青混合料低温性能关键指标时应考虑尽可能模拟沥青混合料在沥青路面中的受力状况，能反映沥青路面抵抗低温收缩裂缝的能力，既与路用性能有良好的关系，同时又与沥青自身性能有良好的关系，从而建立沥青-沥青混合料-沥青路面性能之间的关系。根据以上原则，本论文采用弯曲破坏试验和约束试件温度应力试验(TSRST)来评价加入添加剂后的沥青混合料低温抗裂性能，比较两种试验方法的优劣。根据试验结果分析几种添加剂对沥青混合料低温性能的影响。 (5)改性沥青胶结料的微观结构研究目前评价改性沥青性能的方法主要集中在宏观性能上，通过试验测试其各项技术指标，从而判断其性能的好坏，评价指标众多、试验手段烦琐、影响因素大。随着科技的发展，一些高科技手段逐步被应用到各行各业。例如红外光谱、荧光显微镜、数字图像处理技术等已被应用到路面材料的检测技术中。本论文采用荧光显微镜对几种改性沥青胶结料进行观测，通过对试验结果的量化分析，研究微观结构与沥青宏观使用性能之间的联系。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外改性沥青研究情况

1.2.1沥青改性剂现状

1.2.2沥青胶结料高温性能研究概况

1.2.3沥青混合料高温性能研究

1.2.4沥青胶结料低温性能研究概况

1.2.5沥青混合料低温性能研究

1.2.6国内外改性沥青微观研究现状

1.3本文研究目的及主要内容

第二章加入添加剂后沥青胶结料高温性能试验及评价

2.1沥青胶结料的感温性

2.2.1针入度

2.2.2加入新型添加剂后的沥青针入度指数PI的变化

2.2软化点

2.3稠度

2.4动态剪切试验

2.5沥青高温性能试验结果的灰色关联度分析

2.5.1灰色系统基本原理

2.5.2灰关联分析法的一般步骤

2.5.3常规沥青高温指标与动态剪切试验灰色关联分析

2.6本章小结

第三章不同添加剂对沥青混合料高温性能影响分析

3.1车辙试验

3.2.1试验原材及级配

3.2.2 试验结果

3.2车辙试验与沥青高温指标相关性分析

3.2.1沥青软化点与沥青混合料的车辙试验

3.2.2沥青稠度与沥青混合料的车辙试验

3.2.3沥青车辙因子与沥青混合料的车辙试验

3.3沥青混合料车辙试验与沥青高温指标相关性分析

3.4本章小结

第四章加入添加剂后沥青胶结料的低温性能试验及评价

4.1沥青的延度

4.2测力延度试验

4.3沥青的直接拉伸试验

4.4沥青的简支粱弯曲蠕变试验

4.5本章小结

第五章不同添加剂对沥青混合料低温性能影响分析

5.1概述

5.2低温弯曲破坏试验

5.2.1试验概述

5.2.2试验结果及分析

5.3约束试件温度应力试验(TSRST)

5.3.1试验概述

5.3.2 TSRST试验步骤

5.3.3 TSRST试验结果及分析

5.4本章小结

第六章改性沥青胶结料微观观测

6.1概述

6. 2试验仪器和方法

6. 2.1改性沥青微观观测方法

6 .2.2试验设备介绍

6 .2.3微观图象的采集

6 .2.4试验图象处理

6.3改性沥青微观图象分析

6.3.1微观图象采集

6.3.2微观图象结构量化分析

6.3.3微观结构与使用性能关系的分析

6.4本章小结

第七章结论与建议

7.1本论文的主要结论

7.2进一步研究建议

参考文献

致谢

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