【摘要】：目前,瀝青路面回收再利用已經(jīng)是保護(hù)環(huán)境的必然要求,而為了更大程度降低對環(huán)境的影響,路面冷再生技術(shù)越來越受到各國學(xué)者和工程人員的青睞。在此背景下,泡沫瀝青冷再生技術(shù)得到了更廣泛的關(guān)注和應(yīng)用,泡沫瀝青冷再生混合料具有節(jié)約能源、降低瀝青摻量與運(yùn)輸成本、兼具柔性與剛性路面的優(yōu)點(diǎn)。但是泡沫瀝青混合料在實(shí)際使用過程中由于瀝青含量較低、且在拌和過程中摻加水,導(dǎo)致泡沫瀝青混合料水穩(wěn)定性較差,在水環(huán)境中容易破壞。同時(shí)泡沫瀝青混合料組成復(fù)雜,含有路面銑刨料、水分、瀝青、水泥,各組分之間的相互反應(yīng)順序決定了泡沫瀝青混合料的成型機(jī)制和破壞機(jī)理,關(guān)于諸如此類的問題,當(dāng)下沒有學(xué)者做過明確的研究�；谌缟涎芯勘尘�,本文從水分對泡沫瀝青混合料的影響入手,探究混合料強(qiáng)度生成與破壞機(jī)制。先進(jìn)行泡沫瀝青混合料基礎(chǔ)性能試驗(yàn),然后借助分子動(dòng)力學(xué)模擬對混合料強(qiáng)度生成與破壞機(jī)制進(jìn)行分析,最后通過添加外添劑改善混合料除水性能與路用性能,并從分子模擬和宏觀試驗(yàn)兩方面進(jìn)行驗(yàn)證。最終對泡沫瀝青混合料混合料的實(shí)際應(yīng)用做出指導(dǎo)。首先,對泡沫瀝青混合料進(jìn)行基礎(chǔ)性能試驗(yàn),從RAP性能測試開始,對RAP進(jìn)行抽提分離出石料和老化瀝青,對其進(jìn)行性能試驗(yàn),評價(jià)原有路面的老化特性。進(jìn)行泡沫瀝青混合料實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),從瀝青發(fā)泡性能測試開始,選取合適級(jí)配,并通過實(shí)驗(yàn)得出瀝青發(fā)泡用水量、混合料拌和用水量,之后根據(jù)規(guī)范確定拌和最佳泡沫瀝青用量。對成型的泡沫瀝青混合料進(jìn)行路用性能試驗(yàn),主要包括:疲勞試驗(yàn)、低溫性能試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)。其次,建立泡沫瀝青混合料分子模型,分三部分建立:RAP分子模型、新瀝青模型、水泥模型,之后將三個(gè)模型匯總在一起構(gòu)成泡沫瀝青混合料整體模型。最終選擇合適的系綜、邊界條件、時(shí)間步長等條件,并編寫代碼用開源軟件LAMMPS進(jìn)行分子模擬,對輸出的能量變化、原子軌跡等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。同時(shí)為了更清晰地分析泡沫瀝青混合料的破壞機(jī)制,建立界面剪切破壞模型對其進(jìn)行分析。最后,由宏觀性能試驗(yàn)及分子模擬可以看出水分對泡沫瀝青混合料帶來負(fù)面影響,且在北方地區(qū)冬季凍融循環(huán)作用下,對耐久性等產(chǎn)生的負(fù)面影響更大,因此本文通過添加外添劑提高泡沫瀝青混合料在有水的條件下成型的路用性能,主要提出三種改性方式:用氧化鋅替代部分礦粉、使用偶聯(lián)劑溶液對RAP進(jìn)行表面處理、往拌和瀝青中添加抗剝落劑。對上述三種改性方式同樣采用分子模擬和室內(nèi)試驗(yàn)兩種手段進(jìn)行驗(yàn)證,首先進(jìn)行微觀模擬,在前述泡沫瀝青混合料模型的基礎(chǔ)上,分別往RAP模型中添加少量氧化鋅分子、往RAP模型中添加少量偶聯(lián)劑分子、往新瀝青模型中添加少量抗剝落劑分子,對以上三種新模型進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬和界面破壞過程模擬,最終將生成的結(jié)果與前述普通泡沫瀝青混合料模擬結(jié)果進(jìn)行橫向?qū)Ρ�。之后進(jìn)行疲勞試驗(yàn)、低溫性能試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)等宏觀試驗(yàn)進(jìn)行對比驗(yàn)證。最終得到了使用偶聯(lián)劑改性RAP與往新瀝青中添加抗剝落劑對泡沫瀝青混合料路用性能提升較大。
【圖文】：

60 80 100 120 140 1溫度 (℃)圖 2-2 舊瀝青粘溫曲線的老化瀝青，本文采用動(dòng)高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性能力采用 DSR 測量老化瀝青本文采用的儀器，該儀器

圖 2-17 彎曲梁流變儀此實(shí)驗(yàn)分別對老化舊瀝青和 90 號(hào)基質(zhì)瀝青進(jìn)行測試，設(shè)定溫度為-6℃、-12℃18℃，其中在-18℃時(shí)，老化舊瀝青在加載后出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，因此只有-6℃、-12數(shù)據(jù)，最終繪圖如 2-18 所示。-18 -12 -60100200300400低溫蠕變勁度（MPa）溫度 (℃)基質(zhì)瀝青老化瀝青圖 2-18 新舊瀝青的蠕變勁度對比從上圖中可以發(fā)現(xiàn)，老化瀝青的低溫勁度模量高于 90 號(hào)瀝青，，這表明老化老化嚴(yán)重，低溫性能退化嚴(yán)重；且在-4℃時(shí)，老化瀝青的蠕變勁度就已高于使準(zhǔn) 200MPa，預(yù)計(jì)使用年限達(dá)到 10 年左右，因此老化瀝青不能滿足路面正常
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U414

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本文編號(hào)：2703600