废胶粉与SBS复合改性沥青黏弹体系及其路用性能研究

摘要

废胶粉中有效组分的释放是对沥青产生改性作用的前提，而有效组分的释放与沥青介质的性质和反应温度、反应时间等条件密切相关。围绕在沥青介质中实现废胶粉有效组分全释放的目标，提出了用溶解度作为释放效率的表征方法；并以废胶粉有效组分全释放为平台，研究了废胶粉和SBS复合改性沥青在不同温度区间的黏弹流变特性，以及老化性能和施工性能；最后对相关研究成果进行了实体验证。 首先以三种代表性沥青为介质，采用黏度和溶解度的变化反映废胶粉有效组分释放规律，并研究了三个不同反应温度下释放效率随时间的变化。结果表明，废胶粉中有效组分的释放需要适宜的温度条件，温度过高和过低对其性能都会有负面影响。在高温下释放速度较快，体系的黏度也明显降低，说明在高温下有效组分的释放和高分子的解聚同时发生。通过分析不同沥青介质条件下橡胶沥青体系的黏度变化，得到了不同介质对橡胶粉有效组分释放的影响；通过对反应温度和时间的规律分析，确定了三种介质达到有效组分全释放的最佳反应条件。 以有效组分全释放为平台，通过加入不同含量和类型的添加剂，研究了复合改性沥青在不同温度区间内的流变特性。通过黏度-温度关系、弹性恢复-温度关系、测力延度和韧度韧性试验，证明了废胶粉释放出的有效组分对SBS改性沥青有加强作用，可以使复合改性沥青在路面使用温度范围内具有更好黏温性能，同时在施工温度条件下有更好的施工性能；全释放平台与SBS复合改性，有效地提高了复合改性沥青在更宽温度范围内的弹性恢复，增加了在受力状态下的松弛能力，使沥青的黏韧性和韧性增加，改善了沥青对集料的握裹力和黏结力。 通过试验模拟了沥青在拌和温度下与路面长期使用条件下的老化过程，结果显示复合改性沥青对拌和温度的敏感性高于基质沥青，提高拌合温度对改性沥青性能影响较大；而两种沥青对PAV试验温度的敏感性基本相当。说明通过合理选择沥青类型和控制拌和温度，可以减少复合改性沥青的老化反应，提升沥青材料全寿命周期的经济性。 对黏附功随温度变化规律研究表明，沥青来源和加工工艺不同，达到最大黏附功时对应的温度也不同。通过对不同的类型沥青的最大黏附功对应温度的研究，提出以最大黏附功对应的温度作为最佳拌和温度。在以上研究和表征结果的基础上，试生产了两种类型产品，并进行了混合料研究评价，验证了验证了相关理论的应用效果。

目录

声明

论文创新点摘要

第一章 前言

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1改性沥青发展历程

1.2.2改性沥青加工工艺

1.2.3改性沥青的相容性机理

1.3目前存在的问题

1.4本文研究思路与技术路线

1.4.1研究思路

1.4.2试验方法和技术路线

第二章 废胶粉与SBS复合改性沥青黏弹体系研究

2.1废胶粉在沥青中的降解过程及其溶解度表征

2.1.1实验原料与试验方法

2.1.2反应条件对黏温性质的影响

2.1.3溶解度变化规律分析

2.1.4 分子量分布变化研究

2.2复合改性沥青黏弹劲柔平衡性能研究

2.2.1实验原料

2.2.2复合改性沥青的制备

2.2.3复合改性沥青性能评价方法

2.2.4复合改性沥青的常规性质

2.2.5复合改性沥青黏温性能

2.2.6复合改性沥青的弹性

2.2.7复合改性沥青的柔性

2.2.8复合改性沥青的黏韧性能

2.3小结

第三章 复合改性沥青拌和及使用过程老化性能研究

3.1实验部分

3.1.1原材料的选择

3.1.2老化沥青样品的制备

3.2 实验结果分析

3.2.1 TFOT老化温度对沥青性质的影响

3.2.2老化时间对沥青性质的影响

3.2.3 PAV温度对沥青性质的影响

3.2.4膜厚对沥青性质的影响

3.3 小结

第四章 复合改性沥青黏附性能及路用性能研究

4.1理论基础

4.2实验部分

4.2.1原料的选取

4.2.2试样准备

4.2.3高温条件下沥青与集料黏附功试验

4.3 实验结果分析

4.3.1沥青的表面张力

4.3.2沥青在集料表面接触角

4.3.3沥青与集料润湿性能评价

4.3.4最佳黏附温度与沥青拌和温度的关系

4.4复合改性沥青生产

4.4.1原材料的性质

4.4.2试生产产品的生产和应用

4.5承重层高模量沥青混合料HMAC配合比设计与评价

4.5.1概述

4.5.2材料

4.5.3设计集料结构的选择

4.5.4马歇尔试验

4.5.5验证试验

4.5.6生产配合比设计

4.6磨耗层SMA混合料目标配合比设计与评价

4.6.1概述

4.6.2设计依据

4.6.3原材料试验

4.6.4矿料级配的选择

4.6.5最佳沥青用量的确定

4.6.6配合比性能验证

4.7小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间取得的研究成果

致谢

作者简历