橡胶沥青评价指标和温拌橡胶沥青SMA混合料技术研究

摘要

废旧轮胎是一种资源，含有许多有益于改善沥青性能的成分，利用废旧轮胎胶粉改善沥青的性能，不论对提高沥青路面的使用性能、降低造价还是在节约社会资源和环境保护方面都有着巨大的经济价值和社会意义。然而，橡胶沥青技术对于我国公路界来说还是一项新技术，由于缺乏经验和规范性的要求，在橡胶沥青结合料和混合料的组成设计、生产工艺、评价指标、试验标准、施工技术与质量控制等方面还存在不少问题。本文对橡胶沥青的评价指标、温拌橡胶沥青及其SMA混合料技术、橡胶沥青的生产质量控制技术进行了研究。
　　本文首先通过对25℃针入度和锥入度两个指标在评价橡胶沥青稠度（或软硬程度）方面的相关性、试验数据的离散性和指标对橡胶沥青力学作用原理的差异等方面的综合研究，揭示了锥入度作为橡胶沥青这种固-液两相材料的评价指标更具有科学适用性，提出采用25℃锥入度代替目前的针入度作为橡胶沥青的技术评价指标。此外，通过进一步对橡胶沥青锥入抗剪强度的规律特点、作为橡胶沥青评价指标的可行性及其指标的允许变化范围的研究，首次提出了可以采用锥入抗剪强度(25℃)作为橡胶沥青的技术评价指标。
　　对25℃弹性恢复和回弹恢复两个指标在评价橡胶沥青弹性性能方面的异同、指标试验原理、影响两种弹性试验结果的机理等多方面进行了研究。结果表明，回弹恢复试验中橡胶沥青的受力状态和在实际路面中的受力状态更为接近，且检测结果不受胶粉颗粒周围应力集中的影响，对橡胶沥青弹性特性的表征更科学合理，因此提出用25℃回弹恢复替代我国目前采用的弹性恢复作为橡胶沥青弹性性能的评价指标。
　　我国现有的橡胶沥青技术评价体系主要是沿袭的SBS等聚合物改性沥青的评价体系，本文对我国现有的橡胶沥青技术评价体系进行了修正，提出了更适宜于橡胶沥青这种固-液两相胶结材料的技术评价体系以及相应的试验仪器、试验方法。在施工控制方面，针对橡胶沥青生产过程中胶粉掺量偏差控制薄弱的现状，研究了胶粉掺量偏差对橡胶沥青性能指标的影响，提出了橡胶沥青的施工控制指标。
　　通过有机降黏型Sasobit温拌剂和表面活性类温拌剂对橡胶沥青性能影响的研究，得出了不同温拌剂对橡胶沥青的影响特性，给出了橡胶沥青胶结料温拌剂选择的建议。通过对橡胶沥青和温拌橡胶沥青的黏度稳定性进行研究得出，Sasob it不但对橡胶沥青有显著降黏作用，而且能使橡胶沥青的黏度稳定性更好，有利于保证橡胶沥青性能和施工工艺的稳定。
　　对橡胶沥青SMA混合料的温拌剂类型与掺量选择、拌和与压实施工温度确定、温拌工艺对混合料温拌降温效果的影响等问题进行了研究。研究表明，对于橡胶沥青SM A混合料的温拌施工，按照变温击实马歇尔试验法，采用Sasobit温拌剂并按湿法工艺掺入橡胶沥青质量的2%以上时可以达到比相应热拌施工温度降低20～30℃的施工要求，橡胶沥青混合料可按150～160℃的拌和温度进行生产。最后验证了Sa sob it温拌橡胶沥青SMA混合料的路用性能及评价指标。
　　对橡胶沥青预混搅拌技术、生产工艺和质量控制技术进行了研究，通过对搅拌流体的理论分析和动力学仿真，优化了橡胶沥青预混搅拌设备和工艺参数，应用PID串级温度控制系统对橡胶沥青的反应温度进行控制，提高了温度控制精度水平。
　　通过铺筑试验路段检验，温拌橡胶沥青混合料的路用性能和工后检测均达到了项目对相应热拌混合料施工的技术要求，节能减排效果明显，表明所采用的温拌施工工艺是可行的。

目录

声明

第一章 绪论

1. 1 研究的背景及意义

1. 2 国内外研究现状

1. 3 主要研究内容

第二章 锥入度及抗剪强度评价橡胶沥青性能的研究

2. 1 橡胶沥青针入度和锥入度对比研究

2. 2 锥入抗剪强度评价橡胶沥青性能的研究

2. 3 本章小结

第三章 弹性恢复和回弹恢复评价橡胶沥青性能的研究

3. 1 弹性恢复与回弹恢复试验方法

3. 2 试验原材料

3. 3 试验方案和试验结果

3. 4 试验结果分析

3. 5 回弹恢复替代弹性恢复指标的合理性分析

3. 6 修正的橡胶沥青技术评价体系框架

3. 7 本章小结

第四章 胶粉掺量偏差对橡胶沥青性能指标的影响研究

4. 1 试验原材料

4. 2 试验研究方案与性能检测指标

4. 3 胶粉掺量偏差对橡胶沥青性能指标的影响分析

4. 4 橡胶沥青施工检测控制指标体系的提出

4. 5 本章小结

第五章 温拌橡胶沥青技术特性研究

5. 1 温拌技术的类型及项目温拌剂的选择

5. 2 温拌剂对橡胶沥青性能的影响

5.3 Sasobit和EWMA添加工序对橡胶沥青性能的影响

5. 4 温拌橡胶沥青黏度-时间变化规律研究

5. 5 本章小结

第六章 温拌橡胶沥青SMA混合料技术研究

6. 1 温拌橡胶沥青混合料配合比设计方法

6. 2 AR-S MA-13热拌橡胶沥青混合料配合比设计

6.3 等黏温度法确定Sasobit橡胶沥青拌和压实温度研究

6.4 等黏温差法确定Sasobit橡胶沥青温拌温度研究

6. 5 温拌橡胶沥青SMA混合料变温击实马歇尔试验

6.6 Sasobit干法温拌橡胶沥青SMA混合料马歇尔试验

6.7 Sasobit温拌橡胶沥青SMA混合料路用性能

6. 8 本章小结

第七章 橡胶沥青预混搅拌技术研究

7. 1 胶粉与基质沥青预混搅拌理论分析

7. 2 预混罐和搅拌器设计

7. 3 预混搅拌仿真分析与工艺参数优化

7. 4 橡胶沥青预混搅拌均匀性检验

7. 5 本章小结

第八章 橡胶沥青生产及质量控制技术研究

8. 1 橡胶沥青生产设备的组成及工作原理

8. 2 橡胶沥青的生产工艺

8. 3 橡胶沥青生产温度控制技术研究

8. 4 本章小结

第九章 温拌橡胶沥青SMA混合料路面的施工

9. 1 路面施工材料

9. 2 生产配合比

9. 3 施工机械设备

9. 4 施工工艺

9. 5 现场混合料质量检测与路面质量工后检测

9. 6 温拌橡胶沥青SMA路面施工的节能减排分析

9. 7 本章小结

主要研究结论与创新点

1. 主要研究结论

2. 主要创新点

3. 进一步研究建议

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢