【摘要】：道路建設(shè)將消耗大量資源并產(chǎn)生大量廢料等污染物,隨著資源、能源危機的出現(xiàn),如何高效率的利用廢舊瀝青混合料(RAP)已成為科研工作者的研究重點。大多研究考慮了材料級配、瀝青標(biāo)號等對再生瀝青混合料性能的影響,并提出相應(yīng)控制指標(biāo),但鋪筑的路面仍存在早期損害問題,這是因為沒有考慮到新-舊瀝青間擴散作用以及擴散程度對于混合料性能的影響。因此充分認(rèn)識外場作用對擴散作用的影響,深入開展擴散作用宏微觀機理的研究,對準(zhǔn)確評價及設(shè)計再生混合料具有重要理論意義。首先,為了研究新-舊瀝青混合體系在不同外場作用下的擴散規(guī)律,本文分析了再生瀝青混合料中新-舊瀝青的存在狀態(tài),并就此選擇了適合的試件制備方法;根據(jù)瀝青材料顯著的粘彈特性,確定了以復(fù)數(shù)剪切模量G*為新-舊瀝青擴散程度的表征參數(shù),分析了G*在不同因素下的變化規(guī)律,并采用方差分析了影響擴散的主要因素。結(jié)果表明,新-舊瀝青混合體系在80℃時就可發(fā)生擴散現(xiàn)象,但擴散程度較小;120℃條件下擴散兩小時后體系基本達到擴散平衡狀態(tài);時間、溫度均對新-舊瀝青間的擴散具有顯著性影響,溫度的影響要更為顯著,基質(zhì)瀝青品種對擴散的影響較小;不同溫度下,G*隨時間變化曲線具有相同的規(guī)律,先快速增加后逐漸變緩。為了表征G*隨時間變化規(guī)律,選用Fick定律作為本文擴散模型。結(jié)果表明,對于給定的擴散系數(shù)D,Fick定律的計算值與實驗值能夠較好的吻合,驗證了瀝青混合料間新-舊瀝青的擴散符合Fick定律。宏觀實驗中所選兩種基質(zhì)瀝青,70#瀝青的擴散效果相較90#瀝青好,擬采用微觀實驗分析兩種瀝青的組分、分子結(jié)構(gòu)、分子大小以探究原因。分別采用薄層色譜(TLC)、傅里葉紅外光譜(FTIR)以及凝膠滲透色譜技術(shù)(GPC)對90#瀝青、70#瀝青的組分、分子結(jié)構(gòu)、分子大小進行研究。結(jié)果表明70#基質(zhì)瀝青膠體結(jié)構(gòu)偏于溶膠型、飽和酚和芳香酚含量較高、瀝青內(nèi)苯環(huán)含量占比較小,分子支鏈數(shù)較少,均對擴散起到促進作用,這些結(jié)果也與宏觀實驗結(jié)果相一致;一定程度上分子結(jié)構(gòu)、四組分的比例對擴散效果的影響要大于分子大小對擴散效果的影響。為了探究新-舊瀝青微觀擴散過程,以分子仿真手段對宏觀一些列結(jié)論進行驗證,采用了分子模擬技術(shù)對新-舊瀝青的擴散進行仿真模擬。結(jié)果表明,采用模擬技術(shù)得到的擴散系數(shù)與模擬總時間相關(guān);NPT系綜更適合本文所研究的擴散現(xiàn)象;適合的模擬總時間下,溫度對擴散具有顯著影響,四組分?jǐn)U散進舊瀝青的擴散速率大小分別為芳香酚飽和酚膠質(zhì)瀝青質(zhì),此結(jié)論也驗證了70#瀝青中芳香酚和飽和酚含量較高時,向老化瀝青擴散較快的結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U414
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文方法并不能保證再生劑與老化瀝青擴續(xù)新-舊瀝青混合體系的試驗提供思路的研究，認(rèn)為再生瀝青中新-舊瀝青狀主要發(fā)生在拌和過程中，為轉(zhuǎn)移以及械攪拌的作用，一部分老化瀝青即發(fā)的新瀝青發(fā)生混合。之后，沒有發(fā)生混合的老化瀝青裹附瀝青的薄層，加入的新瀝青又會包裹了一個復(fù)合層狀結(jié)構(gòu)見圖 1-1：新瀝青

主要從微觀及宏觀角度，研究回收瀝青混合料在再生過程擴散機制。重點分析擴散時間、溫度等不同因素對新-舊瀝影響。為減少實驗過程不可控因素對試驗結(jié)果的影響，本產(chǎn)的 90#基質(zhì)瀝青、70#基質(zhì)瀝青作為主要原材，采用實驗化瀝青來進行研究。制備與模具制作件模具制作主要研究新-舊瀝青體系擴散機制，因此需在室內(nèi)模擬回收瀝青與新瀝青的“接觸-擴散”過程。同時，考慮到新-舊粘彈特性將會發(fā)生顯著的變化，因此擬采用動態(tài)剪切流變?yōu)r青混合體系的宏觀擴散過程。為了滿足 DSR 試驗試件的，采用硅膠制備了專用 DSR 模具。此種硅膠固化后材質(zhì)制作兩種模具，凹槽深度分別為 1mm 及 2mm，如圖 2-1 所

第 2 章 材料選擇與研究分析方案90#基質(zhì)瀝青以及 70#基質(zhì)瀝青的短期老化根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTG E20-2011）T0630-2011 中規(guī)定的旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化實驗（RTFOT）進行，在 163℃條件下，對瀝青老化 75min 后，將瀝青短期老化的殘留物用于壓力老化實驗（PAV），在 100℃，21 個大氣壓下進行老化實驗，最終得到實驗室長期老化瀝青，長期老化瀝青老化程度相當(dāng)于道路服役 7~9年后瀝青混合料中瀝青的老化程度。

【參考文獻】

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本文編號：2793461