废旧橡塑合金改性沥青混合料路用性能及应用研究

摘要

近年来随着交通量的不断增加以及重载交通的日益加重，部分沥青路面在正式开放初期就出现了较为严重的车辙、裂缝、坑槽等早期损害，在对行车安全性及舒适性造成严重影响的同时，也为我国交通事业的发展带来了巨大的经济损失。对此，道路交通的发展对沥青路面的使用性能提出了更为严格的要求，这使得传统改性沥青混合料不再满足路面的使用要求，因此高性能新型改性沥青混合料的研发与应用日益成为沥青混合料发展的必然趋势。 山东建筑大学道路工程实验室针对当前路面病害频发以及废旧橡胶、塑料污染日益严重等问题，对沥青的橡塑改性技术进行了研究，采用特殊工艺将废旧橡胶和塑料混合制成宏观均匀的聚合物合金沥青改性剂，并成功制备出了具有良好路用性能的废旧橡塑合金改性沥青，但关于改性沥青在混合料中的应用尚未开展研究。为进一步研究废旧橡塑合金改性沥青在沥青混合料及实际工程中的应用，本文采用课题小组研发的A型、B型、C型三种橡塑改性沥青（改性剂橡塑比例分别为5∶5、6∶4、7∶3）进行沥青混合料设计，然后对混合料路用性能、力学性能以及实际应用进行了研究，同时，为了进一步了解废旧橡塑合金改性剂的改性效果及应用前景，选用目前工程使用最为广泛且改性效果优良的SBS改性沥青以及橡胶改性沥青进行对比研究。本文主要工作内容如下: 首先，对废旧橡塑合金改性沥青进行针入度分级体系和沥青胶结料SHRP PG分级体系下的沥青试验，并与橡胶改性沥青以及SBS改性沥青进行对比，评价橡塑改性沥青的路用性能。 其次，选择AC-13、SMA-13两种具有代表性的混合料组成结构进行配合比设计，对橡塑改性沥青混合料的路用性能进行评定，并与相同级配SBS、橡胶改性沥青混合料进行对比。 再次，利用沥青混合料基本性能试验系统(SPT)对橡塑改性沥青混合料进行了动态模量试验和重复加载蠕变试验。基于时温等效原理绘制了动态模量及相位角主曲线，分析了沥青混合料流动数与动稳定度的相关性。 最后，结合室内研究成果，在实际工程中对废旧橡塑合金改性技术进行了应用，提出了相应于各施工阶段的控制标准。 研究表明橡塑改性沥青具有良好的路用性能，且橡塑改性沥青混合料的高温性能优于SBS与橡胶改性沥青混合料，随着改性剂中塑料成分的增加，混合料高温性能明显提升;橡塑改性沥青混合料的低温抗裂性与SBS及橡胶改性沥青混合料相当，但采用高掺量塑料成分改性剂时，橡塑改性沥青混合料低温性能有所降低;橡塑改性沥青混合料的水稳定性明显优于SBS及橡胶改性沥青混合料;力学试验分析验证了橡塑改性沥青混合料的性能优势;工程应用也表明了橡塑改性沥青混合料良好的使用效果。 本文的研究成果对于解决废旧橡胶、塑料的污染问题，指导橡塑改性沥青的工程应用，从而改善沥青路面的使用性能、延长沥青路面的使用寿命具有理论价值和现实意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状调查

1．2．1 改性剂的分类及现状

1．2．2 橡胶改性沥青研究

1．2．3 塑料改性沥青研究

1．2．4 复合改性沥青研究

1．2．5 橡塑共混技术的应用

1．3 研究内容及技术路线

第2章 橡塑改性沥青混合料设计

2．1 集料的技术性质

2．2 沥青的技术性质

2．2．1 废旧橡塑合金改性剂

2．2．2 橡塑改性沥青制备

2．2．3 针入度分级试验

2．2．4 SHRP试验

2．3 纤维稳定剂

2．4 沥青混合料设计

2．4．1 混合料设计方法选用

2．4．2 AC-13级配及油量设计

2．4．3 SMA-13级配及油量设计

2．5 本章小结

第3章 橡塑改性沥青混合料路用性能研究

3．1 高温稳定性研究

3．1．1 试验方法选择

3．1．2 试验结果与分析

3．2 低温性能研究

3．2．1 试验方法选择

3．2．2 试验结果与分析

3．3 水稳定性能研究

3．3．1 试验方法选择

3．3．2 试验结果与分析

3．4 本章小结

第4章 橡塑改性沥青混合料力学性能研究

4．1 动态模量试验

4．1．1 概述

4．1．2 动态模量试验方案

4．1．3 试验结果与分析

4．1．4 动态模量及相位角主曲线的确定与分析

4．2 重复蠕变试验

4．2．1 概述

4．2．2 重复蠕变试验方案

4．2．3 试验结果与分析

4．3 本章小结

第5章 工程实例

5．1 原材料性质

5．2 沥青混合料配合比设计

5．3 施工现场控制

5．4 施工质量检测

5．4．1 混合料生产质量检测

5．4．2 路面施工质量检测

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 有待进一步研究的问题

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况