本文關鍵詞：基于AFM的老化瀝青表面微觀特征及影響因素分析

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【摘要】：近年來,瀝青路面在我國使用越來越廣泛,但是由于瀝青材料的老化,致使瀝青路面的耐久性降低,使用壽命縮短。同時,瀝青材料的再生過程與其老化過程密切相關,要想深入的研究再生技術(shù)、提高再生效率,必須充分認識瀝青老化階段產(chǎn)生的各種變化。物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的變化影響其宏觀性能的變化。因此,深入研究老化瀝青的微觀層面的變化規(guī)律可以更好的從宏觀上解釋其老化現(xiàn)象。近前,原子力顯微鏡(AFM)技術(shù)在研究材料微觀性能方面很有優(yōu)勢,基于此,本文基于AFM手段,從微觀上分析老化瀝青的表面特征變化規(guī)律和老化影響因素。首先,為了更好的模擬瀝青老化環(huán)境,自主開發(fā)設計瀝青老化環(huán)境控制箱,設置光照、溫控、噴淋等系統(tǒng),可以實現(xiàn)瀝青材料在室內(nèi)條件的光、熱、水等多因素耦合老化試驗,使室內(nèi)環(huán)境進一步貼近瀝青室外老化條件。并針對不同油源和標號的瀝青,合理的設計老化試驗。其次,基于AFM手段,分析老化瀝青的表面微觀特征變化。利用NanoScope Analysis和MATLAB等軟件,選取合適的模型和計算方法。分析得出,隨著瀝青老化,材料表面納米硬度和彈性模量逐漸增大,但是表面自由能和粘附力趨于減小,對于不同種類的瀝青變化幅度不同,50#瀝青的表面微觀粗糙度逐漸變小,“蜂型”結(jié)構(gòu)總量趨于減少,70#和90#瀝青表面微觀粗糙度變化不大,且不具有“蜂型”結(jié)構(gòu)。然后,開展了不同老化因素作用下的瀝青老化試驗。根據(jù)AFM工具,得出室內(nèi)老化試驗中,熱老化后瀝青表面的粗糙度和粘附狀況變化最大,而水熱老化后,瀝青表面硬度和彈性模量變化最大。室外太陽光老化后,試樣表面粘附情況變化不大,但是納米硬度和彈性模量增長較大。沈山取芯試樣抽提得到的瀝青表面粘附狀況下降較多,納米硬度增長較大。最后,采用紅外光譜試驗,結(jié)合AFM進一步從微觀角度分析不同影響因素的對瀝青老化的作用程度。
【關鍵詞】：老化瀝青 微觀特征 影響因素 原子力顯微鏡
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U414
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題來源及研究的背景和意義9-10
• 1.1.1 課題的來源9
• 1.1.2 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 瀝青老化形式分析10-11
• 1.2.2 瀝青老化試驗方法研究11-12
• 1.2.3 瀝青老化微觀角度分析12-13
• 1.2.4 AFM在研究瀝青材料上的應用現(xiàn)狀13-14
• 1.2.5 國內(nèi)外文獻綜述14
• 1.3 主要研究內(nèi)容14-16
• 1.4 研究方案及研究路線16-19
• 第2章 瀝青材料多因素耦合老化系統(tǒng)19-32
• 2.1 紫外輻射強度介紹19-23
• 2.1.1 太陽光輻射強度分布19-22
• 2.1.2 紫外光強度計算22-23
• 2.2 瀝青材料環(huán)境老化控制箱23-27
• 2.2.1 老化設備光源的選取23-26
• 2.2.2 噴淋系統(tǒng)設計26-27
• 2.3 瀝青材料老化試驗方案設計27-31
• 2.3.1 材料選擇與制備27-28
• 2.3.2 室內(nèi)老化試驗參數(shù)設定28-30
• 2.3.3 室外瀝青老化試驗30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 基于AFM的老化瀝青表面微觀特征分析32-55
• 3.1 老化瀝青表面微觀構(gòu)造分析32-39
• 3.1.1 試樣表面粗糙度變化分析33-36
• 3.1.2 瀝青試樣表面“蜂型”結(jié)構(gòu)變化分析36-39
• 3.2 老化瀝青表面納米硬度及彈性模量分析39-47
• 3.2.1 瀝青材料納米硬度及彈性模量計算模型和方法39-42
• 3.2.2 老化瀝青納米硬度及彈性模量變化分析42-47
• 3.3 老化瀝青表面粘附情況分析47-53
• 3.3.1 粘附力測試原理及計算方法48-49
• 3.3.2 老化瀝青表面粘附情況變化分析49-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 第4章 基于AFM的瀝青老化影響因素分析55-73
• 4.1 基于環(huán)境控制箱的瀝青老化影響因素分析55-63
• 4.1.1 實驗方案介紹55-57
• 4.1.2 室內(nèi)試驗瀝青老化影響因素分析57-63
• 4.2 基于室外試驗和現(xiàn)場取樣瀝青老化因素分析63-68
• 4.2.1 室外太陽光老化試驗63-65
• 4.2.2 基于沈山高速現(xiàn)場取樣的老化瀝青分析65-68
• 4.3 老化瀝青紅外光譜試驗輔助分析68-71
• 4.4 本章小結(jié)71-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻75-80
• 讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果80-82
• 致謝82-83

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本文編號：755158