废旧轮胎胶粉改性沥青混合料低温与疲劳性能研究

摘要

随着社会的不断进步,汽车工业快速发展,导致废旧轮胎数量与日俱增,堆积如山的废旧轮胎不仅污染环境,也是对资源的严重浪费。世界各国为了解决这一问题开展了众多研究,其中将废旧轮胎加工成橡胶粉作为一种沥青改性剂应用到沥青路面中取得了良好的研究成果。
　　采用高速剪切仪制备橡胶沥青,通过室内试验测定橡胶沥青的针入度、软化点、5oC延度、弹性恢复和旋转黏度等技术指标,研究沥青种类、橡胶粉掺量和细度对橡胶沥青技术性能的影响,结果表明:橡胶粉掺加到沥青中,改善了沥青的高温性能和低温性能,提高了沥青的弹性恢复能力,降低了沥青的温度敏感性。对于橡胶沥青混合料,本文按照Superpave体积设计方法进行橡胶沥青混合料的配合比设计,进行橡胶沥青混合料在最大压实次数下压实度验证和水敏感性评估,结果均满足规范要求,最终确定AR-16和AC-16的最佳沥青用量,完成级配设计。
　　基于断裂力学中的J积分理论,研究橡胶沥青混合料的低温性能,以断裂韧度作为评价橡胶沥青混合料低温抗裂韧性的评价指标,进行带切口的SCB试验,研究集料级配、沥青用量、温度、胶粉掺量和细度对橡胶沥青混合料低温抗裂性能的影响,结果表明:间断级配AR-16的低温抗裂性能优于连续级配AC-16;最佳沥青用量下,橡胶粉掺量为20％,试验温度0oC时的橡胶沥青混合料低温抗裂性能最优,选用粒径较小的橡胶粉对橡胶沥青混合料的低温抗裂性能有利。
　　通过带切口的SCB试验研究橡胶沥青混合料的疲劳开裂性能,采用图像处理技术获得裂纹动态扩展中的长度,用二阶指数增长函数拟合疲劳次数与裂纹扩展长度的相关关系,研究了级配类型、沥青用量、温度、应力比、加载频率、胶粉掺量和细度对橡胶沥青混合料疲劳寿命和裂纹扩展规律的影响,结果表明:间断级配的橡胶沥青混合料的疲劳寿命大于连续级配,裂纹扩展速率较慢;在最佳沥青用量下,胶粉掺量为20%时,荷载越小,加载频率越高,胶粉粒径越小,橡胶沥青混合料的疲劳寿命越长,且裂纹扩展速率越慢。

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第一章 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容和技术路线

第二章 原材料及改性工艺研究

2.1 原材料

2.2 改性机理分析

2.3 改性工艺研究

2.4 本章小结

第三章 橡胶沥青技术性能研究

3.1 橡胶沥青评价指标体系

3.2 胶粉改性沥青试验及其结果分析

3.3 橡胶沥青指标体系框架

3.4 本章小结

第四章 橡胶沥青混合料配合比设计

4.1 原材料技术性能

4.2 集料配合比设计

4.3 确定最佳沥青用量

4.4 水敏感性评估

4.5本章小结

第五章 橡胶沥青混合料的低温抗裂性能研究

5.1 沥青混合料低温开裂分析

5.2 半圆弯拉试验简介

5.3 J积分

5.4 SCB试件抗弯拉强度试验数据和分析

5.5 切口SCB试件断裂韧度试验及数据分析

5.6 本章小结

第六章 橡胶沥青混合料的疲劳性能研究

6.1 疲劳试验方法

6.2 沥青混合料试件的裂纹扩展规律研究

6.3 本章小结

主要结论及进一步的建议

一 主要结论

二 进一步的研究建议

参考文献

致谢