本文選題：紫外光老化　切入點：瀝青膠漿　出處：《西安建筑科技大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：紫外光老化是我國西部地區(qū)各等級公路瀝青路面老化形式之一,影響著瀝青路面路用性能和使用壽命。本文基于膠漿特性研究瀝青膠漿在紫外光老化過程中物理性能、流變性能和微觀性能的演化規(guī)律,并采用顆粒流數值模擬方法進行紫外光老化下瀝青混合料細觀力學分析。進一步認識了紫外光老化下瀝青路面災變破壞機理并提出合理粉膠比,為瀝青路面老化性能評價體系的建立奠定基礎。主要研究內容及成果如下:1.從組成膠漿的填料入手,通過對老化瀝青膠漿性能測試分析了定量紫外光輻照下填料摻量對基質瀝青膠漿和改性瀝青膠漿抗紫外光老化性能的差異;進一步以粉膠比的變化為切入點,研究粉膠比對瀝青混合料水穩(wěn)定性、低溫抗裂性及高溫穩(wěn)定性的影響,運用殘差平方和最小法得到紫外光老化下瀝青混合料最佳粉膠比。研究結果表明,摻加適量填料可以提高瀝青膠漿的抗紫外光老化性能,紫外光老化降低了瀝青膠漿的抗疲勞性能和低溫流變性能;改性瀝青混合料和基質瀝青混合料路用性能受紫外光輻照影響最小的粉膠比F/A分別為1.040和1.245。2.運用Verhulst模型建立紫外光不同輻照時間下瀝青混合料高低溫性能方程,采用Levenberg-Marquardt(LM)算法及最小二乘法對相關參數進行估計,通過最佳粉膠比下瀝青混合料路用性能試驗驗證方程的準確性,提出衡量瀝青混合料路用性能變化的兩個特征值:紫外光老化速率和紫外光老化殘余指數。3.采用熒光顯微鏡、組分分離、紅外光譜、高效凝膠色譜等現(xiàn)代物理化學分析技術,研究紫外光老化下瀝青膠漿微觀結構及填料摻量對瀝青化學性能的影響,通過灰熵關聯(lián)法分析了宏觀物理性能和分子量分布特征參數的關系。研究結果表明,基質瀝青膠漿的紫外光老化主要取決于填料摻量對基質瀝青數均分子量Mn的影響,而改性瀝青膠漿的紫外光老化受高聚物SBS質均分子量Mw的影響最大。4.基于粗集料顆粒多邊形算法結合顆粒流軟件中的“fish”語言建立了改性瀝青混合料二維小梁數字試件,并進行虛擬彎曲斷裂試驗,通過監(jiān)測加載過程中小梁試件內部裂紋的擴展過程及顆粒間接觸力的變化,揭示紫外光老化下瀝青路面裂縫形成的機理。研究結果表明,裂縫主要出現(xiàn)在瀝青砂漿內部或瀝青砂漿與集料的界面處,老化后裂紋擴展的速率大于老化前,紫外光老化后顆粒間正向接觸力變化最為顯著。
[Abstract]:Ultraviolet light aging is one of the aging forms of asphalt pavement in western China, which affects the pavement performance and service life. This paper studies the physical properties of asphalt paste during ultraviolet light aging based on the properties of slurry. Evolution of rheological and microscopic properties, The particle flow numerical simulation method is used to analyze the meso-mechanics of asphalt mixture under ultraviolet light aging. The catastrophic failure mechanism of asphalt pavement under ultraviolet light aging is further understood and the reasonable ratio of powder to binder is put forward. It lays a foundation for the establishment of the evaluation system of asphalt pavement aging performance. The main research contents and results are as follows: 1. Starting with the fillers that make up the mortar, By testing the properties of aging asphalt mortar, the difference between the content of filler and the UV aging resistance of matrix asphalt paste and modified asphalt mortar under the irradiation of quantitative ultraviolet light was analyzed, and the change of powder / binder ratio was taken as the breakthrough point. The effects of powder / binder ratio on water stability, low temperature cracking resistance and high temperature stability of asphalt mixture are studied. The optimum powder / binder ratio of asphalt mixture under ultraviolet light aging is obtained by using the sum of residual square method. Addition of proper amount of filler can improve the anti-UV aging performance of asphalt mortar, UV aging reduces the anti-fatigue performance and low-temperature rheological property of asphalt mortar. The powder / binder ratio F / A of modified asphalt mixture and matrix asphalt mixture is 1.040 and 1.245.2 respectively, which is the least affected by ultraviolet irradiation. The high and low temperature performance equation of asphalt mixture under different ultraviolet irradiation time is established by using Verhulst model. Levenberg-Marquardt LM (Levenberg-Marquardt) algorithm and least square method are used to estimate the relevant parameters. The accuracy of the equation is verified by the road performance test of asphalt mixture under the optimum powder / binder ratio. Two characteristic values to measure the change of pavement performance of asphalt mixture are put forward: UV aging rate and UV aging residual index .3.Modern physicochemical analysis techniques such as fluorescence microscope, component separation, infrared spectrum and high performance gel chromatography are used. The effects of the microstructure of asphalt slurry and the content of filler on the chemical properties of asphalt under ultraviolet light aging were studied. The relationship between macroscopic physical properties and molecular weight distribution parameters was analyzed by grey entropy correlation method. UV light aging of matrix asphalt slurry mainly depends on the effect of filler content on average molecular weight mn of matrix asphalt. The UV light aging of modified asphalt mortar is most affected by the mass average molecular weight of polymer SBS. 4. Based on the polygon algorithm of coarse aggregate particles and the "fish" language in the particle flow software, the two-dimensional trabecular digital specimen of modified asphalt mixture is established. Virtual bending fracture test was carried out. By monitoring the crack propagation process and the change of contact force between particles during loading, the mechanism of asphalt pavement crack formation under ultraviolet light aging was revealed. Cracks mainly occur in the interior of asphalt mortar or at the interface between asphalt mortar and aggregate. The rate of crack propagation after aging is larger than that before aging, and the change of positive contact force between particles is most obvious after ultraviolet light aging.
【學位授予單位】：西安建筑科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U414

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本文編號：1637207