一直以來交通運輸業(yè)作為我國基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè),近年來隨國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展的同時從根本上實現(xiàn)了歷史性突破。高速公路是衡量交通運輸業(yè)乃至國民經(jīng)濟的重要指標,其中瀝青路面的使用比例達90%以上。然而隨著服役期的延長,瀝青路面不可避免地遭遇變形、開裂、表面功能衰減等病害,嚴重影響道路使用壽命。瀝青本身的老化和外部復(fù)雜氣候環(huán)境的綜合影響是造成路面病害的主要原因。瀝青作為一種粘彈性材料,本身具有自我恢復(fù)(自愈)的能力,而這種能力又總會受到老化等其他外部環(huán)境因素的影響。因此只有在充分理解瀝青老化機理的前提下,才能更好實現(xiàn)對于瀝青自愈合機理的認知。目前,對于瀝青熱老化研究已相當成熟,而基于路面使用階段的復(fù)合水老化、復(fù)合紫外老化的研究尚處于空白。本文在室內(nèi)熱氧老化的基礎(chǔ)上,通過添加水分模擬道路瀝青復(fù)合水老化,通過室內(nèi)加速紫外老化設(shè)備模擬道路瀝青復(fù)合紫外老化。選取北方地區(qū)常用基質(zhì)瀝青與SBS改性瀝青,分別經(jīng)過四種不同老化方式,測試了復(fù)合老化前后瀝青的物理力學(xué)性能,并輔以微觀手段對其以定性定量分析,最后考察了老化瀝青的損傷愈合特性,找到了影響自愈合的關(guān)鍵因素,為道路瀝青材料的設(shè)計和改進提供了參考依據(jù)。通過常規(guī)性能指標研究發(fā)現(xiàn):復(fù)合老化對瀝青的影響遠大于熱老化,且復(fù)合老化對低溫性能的影響遠大于高溫性能,并發(fā)現(xiàn)采用黏度比與老化指數(shù)作為復(fù)合老化程度的評價指標較為合適。復(fù)合老化前兩種瀝青的低溫流變性能隨老化程度加深而降低;基質(zhì)瀝青與SBS改性瀝青水老化后低溫蠕變性能較長期老化(PAV)截然相反:前者略有提升,后者明顯降低;伯格斯(Burgers)模型參數(shù)擬合結(jié)果顯示,UV老化導(dǎo)致兩種瀝青的能量耗散最少,松弛時間最長,低溫性能最差。采用原子力顯微鏡(AFM)觀測分析復(fù)合老化前后瀝青微觀結(jié)構(gòu)的變化發(fā)現(xiàn),絕大多數(shù)瀝青表面形貌圖中均存在“蜂形結(jié)構(gòu)”,老化引起蜂形結(jié)構(gòu)數(shù)目和面積發(fā)生改變;二維形貌圖顯示:基質(zhì)瀝青水老化后蜂形結(jié)構(gòu)數(shù)目和面積明顯減少,SBS改性瀝青水老化后相鄰蜂形結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生交聯(lián)并高度聚集;UV老化后兩種瀝青蜂形結(jié)構(gòu)數(shù)目和面積大幅減少,即紫外線改變了瀝青組分和分子結(jié)構(gòu);振幅參數(shù)和功能參數(shù)顯示,水老化后基質(zhì)瀝青面粗糙程度、表觀硬度降低,SBS改性瀝青水老化則恰好相反;兩種瀝青UV老化后表面粗糙度、表觀硬度最低。相位圖顯示基質(zhì)瀝青水老化后分散相面積減少,連續(xù)相面積增大,而SBS正好相反;UV老化后兩種瀝青的蜂相和分散相面積大幅降低。皮爾遜(Pearson)相關(guān)分析表明顆粒數(shù)越多、平均粒徑越小老化程度越高,應(yīng)力松弛能力越差,低溫性能越差。延度拉伸愈合試驗(DTH)結(jié)果表明,影響老化基質(zhì)瀝青自愈性能的主要因素為老化程度,選取延度恢復(fù)率(Drr)評價其自愈合性能更加合理;而SBS改性瀝青自愈合性能受指標變化影響較小,且以愈合溫度對自愈能力影響最為顯著。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U414
【部分圖文】：

第一章 緒論及意義懈努力，中國特色社會主義進入了新時代，這是我國供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革成效顯著，轉(zhuǎn)型升級步伐加快的發(fā)展起著重要基礎(chǔ)性作用。根據(jù)《2016 年交通運016 年末全國公路總里程 469.63 萬公里，比上年增公里/百平方公里，增加 1.24 公里/百平方公里。公路總里程 97.7%。全國高速公路總里程已達到 13.10 運輸部修訂的國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃，未來的投資重傾斜，尤其是西部地區(qū)將繼續(xù)成為拉動公路投資的

長期老化模擬路面服務(wù)狀態(tài)下 6～8 年的老化（美國標準），采用 SHRP 計劃壓化（PAV）試驗法，按照《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程（JTG E20-20》T 0630-2011 進行操作：將短期老化試樣置于密閉壓力老化容器，并在 2.1M0.1MPa 的空氣壓力和 100℃條件下連續(xù)運行 20h。2. 水老化瀝青制備為模擬道路使用期間受雨水的影響，在基于壓力老化（PAV）試驗基礎(chǔ)上采用樣表面加入水分的方法。試驗以呼和浩特當?shù)亟涤炅繛橐罁?jù)，經(jīng)查明呼和浩特 2010-2016 年平均年降水量為 435.8mm，年平均降水日為 90 天（約為全年的），由于長期老化過程中水對瀝青的影響是間斷的且研究表明長期老化在前期00min）加入水分老化速度最快也最明顯，后期相對來說比較緩慢，也不夠明顯，老化作用時長為 300min，作用于壓力老化前 1/4 階段以模擬長期水老化[51]，試需水量為 8.5ml，設(shè)定試驗溫度 100℃，老化時長 20h。

a)基質(zhì)瀝青紫外老化 b)SBS 改性瀝青紫外老化圖 2-2 紫外老化瀝青試樣Fig. 2-2 The asphalt specimens after UV aging圖 2-3 瀝青試樣位置擺放Fig. 2-3 Placement of bitumen sample position.3 宏微觀試驗設(shè)備及樣品制備
【參考文獻】

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1 楊軍;龔明輝;PAULI Troy;魏建明;王瀟婷;;基于原子力顯微鏡的瀝青微觀結(jié)構(gòu)研究[J];石油學(xué)報(石油加工);2015年04期

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本文編號：2862475