本文關鍵詞：溫拌瀝青混合料老化過程中水穩(wěn)定性的多尺度研究　出處：《蘭州交通大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：溫拌瀝青混合料(WMA)是一種節(jié)能減排的綠色筑路材料,其降低瀝青混合料攪拌與壓實溫度的技術特點使其水穩(wěn)定性問題較熱拌瀝青混合料(HMA)更復雜。其水穩(wěn)定性更是目前業(yè)界擔憂的問題,在某種程度上限制了WMA技術的進一步發(fā)展。如何提高溫拌瀝青混合料水穩(wěn)定性已成為工程技術部門必須考慮和亟待解決的問題。而在WMA應用過程中發(fā)現(xiàn)WMA混合料在老化過程中水穩(wěn)定性有一定改善。因此本研究主要針對老化過程中的溫拌瀝青混合料的水穩(wěn)定性宏觀(浸水馬歇爾、凍融劈裂)表征、溫拌瀝青流變特性(DSR)、溫拌瀝青物化性能(表面能、紅外光譜)進行了多尺度的試驗研究。同時綜合運用多種統(tǒng)計學分析方法,對物化性能與宏觀表征的關聯(lián)展開統(tǒng)深入地研究,主要研究內(nèi)容及成果如下:采用凍融劈裂、浸水馬歇爾試驗對于SK基質(zhì)瀝青+溫拌劑(Sasobit、Evotherm)的短期老化(老化時間2h/4h/8h,老化溫度112℃/129℃/146℃)及長期老化((老化溫度60℃,老化時間7d/14d/28d/56d))過程中WMA混合料水穩(wěn)定性進行了測試。研究結果表明:WMA混合料的水穩(wěn)定性隨著短期老化的進行而增加,在某一老化階段其水穩(wěn)定性將優(yōu)于熱拌瀝青混合料。Evotherm-WMA混合料的水穩(wěn)定性在短期老化程度較低時其水穩(wěn)定性優(yōu)于Sasobit-WMA混合料,但是隨著老化程度的不斷增加,Evotherm-WMA混合料的水穩(wěn)定性增幅程度小于Sasobit-WMA混合料,在某一短期老化程度時將小于Sasobit-WMA混合料。隨著短期老化的加劇,Evotherm+WMA混合料的水穩(wěn)定性將趨于Sasobit+WMA混合料。隨著長期老化時間在一定范圍內(nèi)的增加,WMA混合料的水穩(wěn)定性先增加后減小。同時在浸水馬歇爾試驗中發(fā)現(xiàn)Evotherm+WMA混合料的殘留強度比將會出現(xiàn)超百現(xiàn)象。采用DSR試驗進行了抽提瀝青的流變特性研究。研究結果表明隨著老化程度的增加,溫拌瀝青老化指數(shù)緩慢增加,其表明在短期老化過程中會發(fā)生瀝青的老化,但在一定范圍老化內(nèi)溫拌瀝青老化速率較低。采用表面能、紅外光譜進行溫拌瀝青老化過程中粘附/微觀研究,結果發(fā)現(xiàn)隨著短期老化的進行溫拌瀝青表面能有所增加,Evotherm+SK的表面能高于Sasobit+WMA,WMA混合料的水穩(wěn)定性與表面能有顯著相關性,即溫拌瀝青的表面能越大WMA混合料水穩(wěn)定性越好。隨著短期老化的進行溫拌瀝青S=O鍵在兩種溫拌瀝青中表現(xiàn)規(guī)律并不一致。而C=O鍵隨著老化的進行而增加,但其增加程度弱小幾乎為零,表明溫拌瀝青老化程度很小。而隨著短期老化的進行C=C鍵卻在某種程度上隨之增加。同時C=C鍵與WMA混合料凍融劈裂強度比顯著相關,溫拌瀝青C=C鍵含量的改變可能是WMA混合料老化過程中水穩(wěn)定性變化的根本原因。本研究旨在揭示不同老化條件下溫拌瀝青混合料水穩(wěn)定性變化規(guī)律及其對應的溫拌瀝青流變特性、瀝青表面能及微觀結構變化,探討WMA混合料老化過程中水穩(wěn)定性變化原因。為客觀評價WMA的水穩(wěn)定性提供理論與實驗依據(jù),對有效控制WMA水損害具有重要的理論意義與參考價值。
[Abstract]:Warm mix asphalt (WMA) is a kind of green energy saving materials, reducing the asphalt mixing characteristics and compaction temperature to the water stability than hot mix asphalt (HMA) is more complicated. The water stability is the industry's concerns, to some extent limit the further development of WMA technology. How to improve the water stability of warm mix asphalt mixture has become urgent problems must be considered and the engineering department. And found in the WMA application process of WMA mixture was improved in the aging process of water stability. The research is mainly in the warm mix asphalt mixture in the aging process of water the stability of macro (Marshall immersion, freeze-thaw splitting) characterization, the rheological properties of warm mix asphalt (DSR), the performance of warm mix asphalt material (surface energy, infrared spectroscopy) were studied. At the same time using multi scale A variety of statistical analysis method, correlation of physicochemical properties and characterization of macro expansion system in-depth study, the main research contents and results are as follows: the freeze-thaw splitting, immersion Marshall test for SK asphalt + warm mix agent (Sasobit, Evotherm) of short-term aging (aged between 2h/4h/8h, the aging temperature of 112 DEG /129 DEG /146 (c) and long-term aging (aged 60 degrees Celsius temperature, aging time 7d/14d/28d/56d)) in the process of WMA mixture water stability were tested. The results show that the water stability of WMA mixture increases with the short-term aging, in an aging stage the water stability of the water stability is better than hot mix asphalt mixture.Evotherm-WMA mixture in the short-term aging degree is very low when the water stability is better than that of Sasobit-WMA mixture, but with the increase of aging degree, water stability increased Evotherm-WMA mixture is less than S Asobit-WMA mixture, in a short-term aging degree will be less than Sasobit-WMA. The mixture with short-term aging intensifies, water stability of Evotherm+WMA mixture and Sasobit+WMA mixture will tend to increase with the long aging time within a certain range of WMA mixture water stability first increased and then decreased. At the same time in the immersion Marshall test Evotherm+WMA mixture of residual strength over 100 than will the DSR test. Study on the rheological properties of asphalt were extracted. The results show that with the increase of aging degree, aging temperature asphalt index increased slowly, suggesting that aging occurs in a short pitch in the aging process, but in a certain range of temperature and aging asphalt aging rate is low. The surface energy, infrared spectrum of warm mix asphalt adhesion aging process / microscopic study, found that the short-term aging. For warm mix asphalt surface can increase the surface energy of Evotherm+SK is higher than Sasobit+WMA, and the surface water stability of WMA mixture can have significant correlation, namely the surface of warm mix asphalt can better water stability is WMA mixture. With the short-term aging of warm mix asphalt S=O key rules in two kinds of warm mix asphalt in not the same. While the C=O bond with aging were increased, but the increasing extent of the weak is almost zero, that warm mix asphalt aging degree is very small. With the short-term aging of C=C bond has increased to some extent. At the same time, C=C key and WMA mixture freeze-thaw splitting strength ratio was significantly correlated. Warm mix asphalt C=C bond content change may be the underlying cause of ageing process water stability change of WMA mixture. The purpose of this study is to reveal the mixture water stability variation of warm mix asphalt and its corresponding temperature under different aging conditions The rheological properties of asphalt, the change of surface energy and microstructure of asphalt mixture were discussed, and the reasons for the change of water stability during the aging process of WMA mixture were discussed. It provides theoretical and experimental basis for objectively evaluating the water stability of WMA, and has important theoretical significance and reference value for effective control of WMA water damage.

【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U414

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