發(fā)布時(shí)間：2017-12-26 06:42

  本文關(guān)鍵詞：裂解—聚合法橡膠顆粒改性瀝青機(jī)理及技術(shù)性能研究　出處：《長(zhǎng)安大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：廢舊胎膠粉被廣泛應(yīng)用在路面工程中,既解決了廢輪胎污染,也滿足了現(xiàn)代公路交通對(duì)路面性能的要求。本文采用理論分析與室內(nèi)試驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究了裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青及其混合料的技術(shù)性能和生產(chǎn)設(shè)備及工藝,以期為科學(xué)生產(chǎn)和使用裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青提供參考,從而為保證裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青路面使用性能和工程質(zhì)量提供依據(jù)。本文在40-60目的橡膠粉中添加適量裂解劑,經(jīng)造粒生產(chǎn)出部分裂解的新型橡膠顆粒,具有飄塵少、易于攪拌、加入瀝青后系統(tǒng)粘度低等特點(diǎn)。在生產(chǎn)橡膠改性瀝青過(guò)程中加入聚合改性劑,通過(guò)聚合作用使已經(jīng)部分裂解的橡膠顆粒在瀝青中重新適度聚合形成部分交聯(lián)結(jié)構(gòu),能夠?qū)r青高、低溫性能,抗疲勞性能、耐久性能起到明顯改善的作用。論文分析了剪切溫度、速率、時(shí)間和膠粉摻量對(duì)裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青的技術(shù)性能影響,結(jié)果表明剪切溫度越低,膠粉改性瀝青粘度越大,膠粉在瀝青中越不易分散;剪切溫度過(guò)高則易引起瀝青老化,從而影響瀝青性能;剪切速率越小,膠粉顆粒細(xì)化越慢,且不易形成穩(wěn)定的膠粉改性瀝青體系;剪切時(shí)間越短,膠粉分散效果越差,剪切時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),膠粉易發(fā)生降解,從而降低了瀝青的使用性能;通過(guò)試驗(yàn)確定了裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青的加工工藝為將基質(zhì)瀝青加熱到165℃,然后加入裂解橡膠顆粒與聚合改性劑,剪切并升溫到185℃并保持,以4500r/min的剪切速率剪切約60min即可。通過(guò)常規(guī)試驗(yàn)、布氏旋轉(zhuǎn)粘度以及DSR、BBR試驗(yàn)評(píng)價(jià)了不同橡膠改性瀝青技術(shù)性能,分析了摻加裂解、聚合改性劑對(duì)橡膠改性瀝青性能及改性工藝的影響,試驗(yàn)結(jié)果表明,隨著裂解橡膠顆粒摻量的增加,裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青的粘度、針入度、軟化點(diǎn)、延度和彈性恢復(fù)均增大,在瀝青中摻入20%的橡膠顆粒,其綜合性能最優(yōu);裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青的高溫性能按照SHRP分級(jí)達(dá)到PG76的要求,具有較好的高溫穩(wěn)定性;裂解-聚合法生產(chǎn)工藝制備的橡膠顆粒改性瀝青,粘度與SBS改性瀝青相差不大,相較于普通橡膠改性瀝青以及SBS改性瀝青,裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青的綜合性能更好。通過(guò)紅外光譜吸收法、差示掃描量熱法和掃描電子顯微鏡,分析了裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青的改性機(jī)理。結(jié)果表明,橡膠粉在瀝青中發(fā)生了明顯的溶脹現(xiàn)象,而經(jīng)過(guò)裂解-聚合工藝后,橡膠粉在瀝青中分布更加均勻;橡膠粉裂解-聚合改性后,DSC曲線吸熱峰面積減小,其溫度敏感性進(jìn)一步改善;裂解-聚合改性使瀝青與膠粉發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),表現(xiàn)為二者相容性變好。在對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外橡膠改性瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上,針對(duì)干法與濕法制備工藝,分別研究了密級(jí)配(AC-16)、間斷級(jí)配(ARHM-16)裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青混合料的技術(shù)性能,并與SBS改性、普通橡膠改性瀝青混合料進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青混合料更宜采用間斷級(jí)配,以充分體現(xiàn)橡膠改性瀝青混合料的彈性和抗疲勞性。其中,裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青混合料的高低溫性能以及水穩(wěn)性更加突出,其疲勞性能與SBS改性瀝青混合料相當(dāng)。采用干法工藝時(shí),將橡膠顆粒計(jì)入級(jí)配曲線中,從而有效避免橡膠顆粒與其他粒徑集料發(fā)生干涉作用,其路用性能基本與濕法工藝相當(dāng)。過(guò)磨研磨型裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青生產(chǎn)可在原有SBS改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造升級(jí)。通過(guò)在配料罐罐壁鋪設(shè)環(huán)繞式加熱管道并取消內(nèi)設(shè)盤管式加熱的方式,實(shí)現(xiàn)了快速升溫;通過(guò)將攪拌槳葉形式改造成弧形槳葉的形式,能夠形成向下向內(nèi)的攪拌渦流,從而使橡膠顆粒的添加更加順暢,減小攪拌阻力,降低能耗;將膠體磨中動(dòng)磨盤和靜磨盤磨刀之間的夾角設(shè)置為90℃并使磨盤之間間隙可調(diào),改善了粘度較大的裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青過(guò)磨特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了均勻研磨;優(yōu)化了整個(gè)電氣系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了改性生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化操作。結(jié)合甘南界至博克圖公路,研究了裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青混合料的施工設(shè)備及工藝,總結(jié)了裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青路面施工中的控制要素。最后,對(duì)裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青混合料與普通瀝青混合料進(jìn)行了環(huán)境影響分析、全壽命技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較,結(jié)果表明裂解-聚合法橡膠顆粒改性瀝青混凝土在全壽命使用周期內(nèi),具有更多的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U414

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