不同裂解工艺下胶粉改性沥青路用性能对比研究

摘要

普通胶粉改性沥青的存储稳定性差、黏度大制约着其混合料在工程中的应用。为加大废旧轮胎、废旧塑料、废食用油等废弃资源利用同时解决普通胶粉改性沥青存储稳定性差等问题，本课题组研究了工艺优化后的废橡塑改性沥青、高温裂解高掺量胶粉改性沥青、废食用油脱硫胶粉改性沥青。上述沥青各方面性能较为优异，但要将沥青应用于实际工程，则需对其混合料性能进行试验研究。　　本文分别利用高温裂解工艺与废食用油预处理工艺制备高掺量胶粉改性沥青与脱硫胶粉改性沥青，采用PE、SBS对上述两种沥青进行复合改性。并选取工艺优化后的废橡塑改性沥青、基质沥青、普通胶粉改性沥青、SBS改性沥青作为对照，采用马歇尔设计法确定各沥青混合料最佳油石比。采用冻融劈裂试验、车辙试验、低温弯曲和小梁疲劳试验对其水稳定性能、高温性能、低温性能和疲劳性能进行对比研究。结果表明：高温裂解高掺量胶粉和废食用油脱硫胶粉制备的改性沥青混合料水稳定性远远优于基质沥青、普通胶粉改性沥青、SBS改性沥青混合料；对比普通胶粉改性沥青混合料，高温裂解胶粉和废食用油脱硫胶粉改性沥青混合料高温稳定性稍有损伤，但其高温稳定性可以达到甚至超过基质沥青混合料，通过PE、SBS复合可弥补高温性能的损失；高温裂解高掺量胶粉或废食用油脱硫胶粉改性沥青对其混合料低温性能提升十分显著，但复合PE、SBS之后混合料低温性能略有下降；高温裂解胶粉和废食用预脱硫胶粉制备的改性沥青混合料疲劳性能远远优于基质沥青、普通胶粉改性沥青甚至SBS改性沥青混合料。　　本文采用常规性能试验、水煮法测定上述种沥青的常规性能、黏附性，采用BBR、DSR获取沥青高低温流变指标、频率扫描、MSCR指标，分析沥青性能与其混合料性能相关性。结果表明：本试验所用沥青黏附性评定等级为5，其混合料水稳定性均在80%以上。60℃时MSCR的蠕变回复率R和不可恢复蠕变柔量Jnr与混合料高温稳定性相关系数均在0.92以上；-18℃、-24℃时沥青蠕变速率m与混合料低温破坏应变有较强线性相关，且相关系数大于0.81，蠕变弯曲劲度模量S与混合料低温破坏应变相关系数大于0.85；沥青胶结料疲劳因子与其混合料疲劳破坏累计耗散能相关系数为0.581，沥青15℃时复数剪切模量与其混合料初始劲度模量有一定比例关系。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2.1 胶粉改性沥青

1.2.2 沥青中裂解胶粉改性沥青

1.2.3 预脱硫胶粉改性沥青

1.2.4 不同工艺下胶粉改性沥青混合料性能

1.3 课题研究目的

1.4 课题的研究内容

2 试验材料及方法

2.1 试验材料

2.1.1 基质沥青

2.1.2 废胶粉

2.1.3 废食用油

2.1.4 SBS/PE 改性剂

2.1.5 硫磺

2.1.6 集料

2.2 试验方法

2.2.1 常规指标及测试方法

2.2.2 SHRP 流变性能试验

2.2.3 混合料性能试验

2.3 样品制备工艺

3 混合料配合比设计

3.1 级配的确定

3.2.1 最佳油石比确定方法

3.2.2 马歇尔试验确定最佳油量

3.3 本章小结

4 混合料性能对比研究

4.1.1 水稳定性

4.1.2 冻融劈裂试验结果

4.2.1 高温性能

4.2.2 车辙试验结果

4.3.1 低温性能

4.3.2 小梁弯曲试验结果

4.4.1 疲劳性能

4.4.2 Nf50 法结果对比分析

4.4.3 归一化劲度次数积疲劳寿命法

4.4.4 基于耗散能理论结果对比分析

4.5 本章小结

5 沥青性能与混合料性能相关性

5.1.1 常规性能

5.1.2 高低温流变性能

5.1.3 黏附性

5.1.4 MSCR

5.2 沥青黏附性与水稳定性的相关性

5.3 MSCR指标与高温稳定性的相关性

5.4 沥青低温流变性与混合料低温性能相关性

5.5 沥青黏弹性与混合料疲劳性能相关性

5.6 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附 录

A. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目

B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果

C. 学位论文数据集

致谢