發(fā)布時間：2017-04-18 08:08

  本文關(guān)鍵詞：溫拌SBS改性瀝青粘附特性的微觀機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：SBS改性瀝青作為我國道路工程領(lǐng)域使用的主要改性瀝青類型,由于其優(yōu)良的性能,在高等級路面建設中得到廣泛應用。然而,在SBS改性瀝青混合料的施工過程中,較高的施工溫度會帶來能源消耗巨大、粉塵和廢氣導致環(huán)境污染等一系列問題。溫拌瀝青(WMA)的使用能有效降低熱拌瀝青混合料的施工溫度,是一種節(jié)能減排的綠色筑路材料,但其降低施工溫度的技術(shù)特點使其水穩(wěn)定性能受到了很大的挑戰(zhàn),而有關(guān)溫拌瀝青與集料體系粘附性的微觀機理尚未明確,成為制約該項技術(shù)推廣應用的主要瓶頸。本文首先針對不同原材料類型及摻量下SBS改性瀝青的粘附性展開研究。分別考慮基質(zhì)瀝青類型、SBS改性劑類型、SBS摻量、相容劑摻量和穩(wěn)定劑摻量等五個因素,基于表面自由能方法,求得不同原材料參數(shù)下瀝青的粘聚功。同時,根據(jù)AFM試驗結(jié)果,比較分析不同原材料參數(shù)對SBS改性瀝青納觀粘附特性和微觀形貌的影響,并對粘聚功和納觀粘附力數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析。在此基礎上,研究不同原材料影響因素對SBS改性瀝青粘附特性影響的微觀機理。其次,以SBS改性瀝青為原樣瀝青,制備Sasobit和Evotherm兩種不同的溫拌SBS改性瀝青。通過表面自由能理論和AFM技術(shù),獲得干濕條件下瀝青的粘聚功、粘附功、剝落功、配伍率和納觀粘附力等粘附性能指標,并結(jié)合AFM圖像掃描試驗結(jié)果,探尋溫拌劑對SBS改性瀝青粘附性能的影響機制。最后,對老化前后的原樣瀝青和溫拌SBS改性瀝青,分別以表面自由能和納觀粘附力為指標評價瀝青的粘附特性,并比較老化前后瀝青形貌圖和相位圖的變化。同時,根據(jù)紅外光譜圖中吸收峰和官能團指數(shù)的變化,定量表征老化對溫拌SBS改性瀝青化學結(jié)構(gòu)的影響。在此基礎上,對不同粘附特性指標以及瀝青官能團指數(shù)與納觀粘附力之間進行相關(guān)性分析,從而建立老化條件下瀝青微觀形貌和化學結(jié)構(gòu)與粘附性能的內(nèi)在關(guān)系。研究結(jié)果表明:(1)不同基質(zhì)瀝青下SBS改性瀝青的粘聚功和納觀粘附力存在較大差異,SBS改性劑與基質(zhì)瀝青之間在粘附特性上存在配伍性的問題。適當增加SBS摻量,對提高SBS改性瀝青的粘聚性及其與集料的粘附性兩方面均有利,從而使得瀝青-集料體系的抗水損害能力逐漸加強。隨著抽出油摻量的增大,SBS改性瀝青的粘聚功先增大后減小,當抽出油摻量超過3.5%時,SBS改性瀝青的粘聚功出現(xiàn)下降趨勢。隨著穩(wěn)定劑摻量的增大,SBS改性瀝青的粘聚功和納觀粘附力均有不同程度的提高,且粘附性指標之間的表現(xiàn)出良好的相關(guān)性。(2)粘聚和粘附兩方面的試驗結(jié)果均表明,Evotherm溫拌劑添加后瀝青混合料的水穩(wěn)定性得到增強,而Sasobit溫拌劑的添加降低了瀝青混合料的抗水損害能力。瀝青試樣浸水后的納觀粘附力均比浸水前要小,表明浸水處理降低了瀝青混合料的水穩(wěn)定性。粘聚功、粘附功和配伍率與納觀粘附力指標之間具有一定的正相關(guān)關(guān)系,且粘聚功與納觀粘附力指標之間的相關(guān)性最好。相比不浸水條件時,浸水后表面瀝青的膠體結(jié)構(gòu)有從“溶-凝膠型”變?yōu)椤叭苣z型”的趨勢。(3)原樣瀝青和溫拌瀝青老化后表面自由能和納觀粘附力均有所減小,但原樣瀝青納觀粘附力的減小幅度明顯比溫拌瀝青大,從納觀粘附特性的角度看,溫拌劑能在一定程度上提高瀝青的抗老化性能。瀝青的蜂狀結(jié)構(gòu)和連續(xù)相在老化后出現(xiàn)“合并”的現(xiàn)象,表明瀝青在老化過程中發(fā)生了團聚和聚合。FTIR試驗結(jié)果表明原樣瀝青和溫拌瀝青在老化過程中均發(fā)生了吸氧氧化反應,且其中的SBS改性劑也發(fā)生了降解。瀝青在老化后納觀粘附力的減小,與瀝青老化過程中發(fā)生吸氧氧化導致含氧官能團增多有較大關(guān)系,而受到SBS改性降解的影響較小。
【關(guān)鍵詞】：道路工程 SBS 溫拌瀝青 粘附特性 AFM 表面自由能
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U414
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-17
• 1.1 課題研究背景及意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 溫拌瀝青水穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 瀝青混合料水穩(wěn)定性評價方法12-14
• 1.3 主要研究內(nèi)容與技術(shù)路線14-17
• 1.3.1 研究內(nèi)容14
• 1.3.2 技術(shù)路線14-17
• 2 原材料及試驗方法17-41
• 2.1 原材料17-23
• 2.1.1 基質(zhì)瀝青17
• 2.1.2 SBS改性劑17-18
• 2.1.3 相容劑18-19
• 2.1.4 穩(wěn)定劑19-20
• 2.1.5 溫拌劑20-22
• 2.1.6 SBS改性瀝青22-23
• 2.2 試樣制備23-29
• 2.2.1 SBS改性瀝青制備23
• 2.2.2 溫拌SBS改性瀝青制備23-25
• 2.2.3 SFE試樣制備25-26
• 2.2.4 AFM試樣制備26-28
• 2.2.5 不同老化瀝青試樣制備28-29
• 2.3 試驗方法29-41
• 2.3.1 原子力顯微鏡（AFM）試驗29-35
• 2.3.2 表面能（SFE）試驗35-39
• 2.3.3 紅外光譜(FTIR)試驗39-41
• 3 原材料對SBS改性瀝青粘附特性的影響研究41-79
• 3.1 基質(zhì)瀝青類型對SBS改性瀝青粘附特性的影響41-51
• 3.1.1 基質(zhì)瀝青類型對SBS改性瀝青表面能特性的影響41-44
• 3.1.2 基質(zhì)瀝青類型對SBS改性瀝青納觀粘附特性的影響44-45
• 3.1.3 相關(guān)性分析45
• 3.1.4 基質(zhì)瀝青類型對SBS改性瀝青粘附特性影響的微觀機理分析45-51
• 3.2 SBS類型對SBS改性瀝青粘附特性的影響51-58
• 3.2.1 SBS類型對SBS改性瀝青表面能特性的影響51-52
• 3.2.2 SBS類型對SBS改性瀝青納觀粘附特性的影響52-53
• 3.2.3 相關(guān)性分析53
• 3.2.4 SBS類型對SBS改性瀝青粘附特性影響的微觀機理分析53-58
• 3.3 SBS摻量對SBS改性瀝青粘附特性的影響58-65
• 3.3.1 SBS摻量對SBS改性瀝青表面能特性的影響58-60
• 3.3.2 SBS摻量對SBS改性瀝青納觀粘附特性的影響60-61
• 3.3.3 相關(guān)性分析61-62
• 3.3.4 SBS摻量對SBS改性瀝青粘附特性影響的微觀機理分析62-65
• 3.4 相容劑摻量對SBS改性瀝青粘附特性的影響65-71
• 3.4.1 相容劑摻量對SBS改性瀝青表面能特性的影響65-67
• 3.4.2 相容劑摻量對SBS改性瀝青納觀粘附特性的影響67-68
• 3.4.3 相關(guān)性分析68-69
• 3.4.4 相容劑摻量對SBS改性瀝青粘附特性影響的微觀機理分析69-71
• 3.5 穩(wěn)定劑摻量對SBS改性瀝青粘附特性的影響71-77
• 3.5.1 穩(wěn)定劑摻量對SBS改性瀝青表面能特性的影響71-73
• 3.5.2 穩(wěn)定劑摻量對SBS改性瀝青納觀粘附特性的影響73-74
• 3.5.3 相關(guān)性分析74
• 3.5.4 穩(wěn)定劑摻量對SBS改性瀝青粘附特性影響的微觀機理分析74-77
• 3.6 本章小結(jié)77-79
• 4 溫拌劑對SBS改性瀝青粘附特性影響的微觀機理研究79-108
• 4.1 基于SFE的溫拌SBS改性瀝青粘聚和粘附特性分析79-87
• 4.1.1 接觸角和表面自由能79-81
• 4.1.2 粘聚功81-82
• 4.1.3 粘附功82-84
• 4.1.4 剝落功84-86
• 4.1.5 配伍率86-87
• 4.2 基于AFM的溫拌SBS改性瀝青納觀粘附特性分析87-91
• 4.2.1 不浸水條件下的溫拌SBS改性瀝青納觀粘附特性分析87
• 4.2.2 浸水條件下的溫拌SBS改性瀝青納觀粘附特性分析87-89
• 4.2.3 納觀粘附力試驗結(jié)果統(tǒng)計分析89-91
• 4.3 多尺度粘附指標的相關(guān)性分析91-92
• 4.4 溫拌SBS改性瀝青微觀形貌特征分析92-106
• 4.4.1 Sasobit溫拌SBS改性瀝青微觀形貌特征92-100
• 4.4.2 Evotherm溫拌SBS改性瀝青微觀形貌特征100-105
• 4.4.3 溫拌劑對SBS改性瀝青表面粗糙度影響分析105-106
• 4.5 本章小結(jié)106-108
• 5 老化條件下溫拌SBS改性瀝青粘附特性的定量表征108-129
• 5.1 老化對溫拌SBS改性瀝青表面能特性的影響108-115
• 5.1.1 接觸角108-110
• 5.1.2 表面自由能110-115
• 5.2 老化對溫拌SBS改性瀝青納觀粘附特性的影響115-117
• 5.2.1 納觀粘附力115-116
• 5.2.2 納觀粘附力與表面能相關(guān)性分析116-117
• 5.3 老化對溫拌SBS改性瀝青粘附特性影響的微觀組成分析117-127
• 5.3.1 AFM形貌和相位圖分析117-122
• 5.3.2 FTIR分析122-127
• 5.4 本章小結(jié)127-129
• 6 結(jié)論與展望129-132
• 6.1 主要結(jié)論129-131
• 6.2 進一步研究建議131-132
• 參考文獻132-136
• 致謝136-137
• 攻讀學位期間的研究成果137

【參考文獻】

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本文編號：314417