基于晶核分散理论的新型沥青再生剂研发及其性能评价

摘要

沥青路面再生可节约大量资源，保护环境，在我国公路养护中得到较好的推广应用。再生剂品质为再生技术关键，而现有再生剂渗透能力较差，对新旧沥青混溶程度的改善不足，严重制约沥青路面再生技术的应用。本文基于晶核分散理论，拟研制一种新型沥青再生剂，并对其各项性能进行评价，以期提高再生沥青混合料使用品质。
　　本文以沥青化学组分和胶体稳定指数为指标优选组分调节剂，以沥青质缔合度、沥青质胶团尺寸、沥青质粒度分布以及电导率为指标优选增容分散剂，以蜡晶分布和蜡晶分形维数（Dd）为指标优选蜡晶分散剂，利用正交试验优化再生剂组成，制备出新型沥青再生剂。通过测试再生剂老化前后的质量损失和粘度变化，评价了新型再生剂的耐老化性能；采用静态针入度与软化点法，研究了新型再生剂在不同环境下的渗透能力；通过沥青结合料标识法，研究了新型再生剂对新旧沥青混溶状态的影响。通过再生沥青化学组成分析和微观结构表征，并结合再生沥青及再生沥青混合料路用性能测试结果，揭示了新型再生剂的作用机理。
　　研究结果表明，催化裂化油浆A富含芳香分，可显著改善老化沥青的胶体稳定性；十二烷基苯磺酸（DBSA）具有活性较高的酸性基团，可有效减小沥青质的缔合度与颗粒粒径，增大沥青-甲苯溶液的电导率，并抑制沥青质的缔合聚沉；蜡晶分散剂6150可将粗大的蜡晶分散成细小均匀的蜡晶颗粒，蜡晶体系的分形维数由1.08增至3.26，且蜡晶的分形维数与沥青的低温延度呈现良好的指数关系。与现有市售再生剂相比，自制的新型沥青再生剂老化后质量损失率与粘度比更低，分别为1.12％、1.28，表明自制再生剂的耐老化性能优于市售再生剂。新型再生剂在老化沥青中的渗透扩散系数达到6.79，而市售再生剂的渗透扩散系数均小于5，表明新型再生剂具有更好的渗透能力。加入新型再生剂后，铁红在再生沥青混合料中的分散性更好，表明新型再生剂可显著改善新旧沥青的融合程度。加入5%的新型再生剂后，老化沥青与老化沥青胶浆的各项性能基本恢复至老化前的水平。RAP掺配率为60%时，掺加0.2%的新型再生剂后，再生沥青混合料动稳定度为2900次/mm，最大弯拉应变为2855με，浸水残留稳定度与冻融劈裂抗拉强度比分别达到86.7%与82.7%。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究进展

1.3 主要研究内容及技术路线

第二章 新型沥青再生剂组成设计与性能评价

2.1 组分调节剂对老化沥青组成与胶体结构的影响

2.2 增容分散组分对沥青质结构的影响

2.3 蜡晶分散组分对蜡晶结构的影响

2.4 新型沥青再生剂的组成优化与制备

2.5 新型沥青再生剂性能评价

2.6本章小结

第三章 新型再生剂对老化沥青性能、组成与结构的影响

3.1 新型再生剂对老化沥青路用性能的影响

3.2 新型再生剂对老化沥青化学组成的影响

3.3 傅里叶红外光谱（FTIR）分析

3.4 热重-差示扫描量热分析

3.5 本章小结

第四章 新型再生剂对老化沥青胶浆及混合料的影响

4.1 新型再生剂对老化沥青胶浆特性的影响

4.2 新型再生剂对RAP路用性能的影响

4.3 本章小结

结论与展望

1. 结论

2. 展望

参考文献

攻读硕士学位期间研究成果

致谢