【博士】基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料的設計及相關性能研究【2009】

內容簡介

　　學科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學交通運輸工程學院　　學位年度： 2009年　　溫拌瀝青混合料由于其拌和溫度一般比相應的熱拌瀝青混合料有較大幅度的降低，從而使該類混合料具有環(huán)保、節(jié)能以及減少膠結料老化等方面的優(yōu)點?！　〗鼛啄?，國內對該類技術越來越關注，從2005年開始較為正式地對溫拌瀝青混合料進行研究和應用。從國內外所出現(xiàn)的各種溫拌工藝中，本文選擇新近出現(xiàn)、備受各界關注的基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料(濃縮液法)進行研究。通過理論分析和試驗研究相結合的方法，重點解決該類溫拌混合料在應用之初迫切需要明確的配合比設計方法以及性能評價等幾個方面的內容，通過探索揭示了基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料的規(guī)律特點。有關研究內容及結論概括如下：　　(1)分析了溫拌機理。在拌和過程中殘存在混合料中的水微粒起到了潤滑作用，提高了溫拌混合料的和易性及壓實性能?！　?2)評價了表面活性劑對瀝青性能的影響。模擬施工時的狀況將表面活性劑水溶液加入到(改性)瀝青中，再進行指標測試，研究結果表明：表面活性劑對膠結料常規(guī)指標的影響不顯著，通過膠結料粘溫曲線得到的混合料拌和及成型溫度是不合理的?！　?3)驗證了表面活性劑水溶液對瀝青混合料和易性的改善作用。通過與拌和槳相連電路中電流的變化來表征混合料的和易性，在室內測試了拌和電路中的電流變化，結果表明：表面活性劑的加入大大提高了溫拌瀝青混合料的和易性?！　?4)探討了基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料的壓實性能。混合料的壓實性能采用成型試件的空隙率大小來表征。研究結果表明：基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料可有效提高混合料的壓實性能；在一定溫度范圍內成型溫拌混合料，存在試件的空隙率差別不大的情況。　　(5)提出了基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料的設計步驟。通過進行兩類級配并變化兩種膠結料的配合比設計，提出了現(xiàn)階段該類溫拌混合料的設計方法：即先進行同樣條件下的熱拌瀝青混合料的配合比設計，確定合理級配和油石比；然后，以此為基礎變化不同的溫度進行溫拌瀝青混合料的拌和及成型，以預期空隙率為目標選擇合理的成型溫度；最后，以該配合比和成型溫度，拌制溫拌瀝青混合料并進行性能驗證。如果不滿足設計要求，則需查找原因必要時對配合比設計適當微調再次進行溫拌混合料的性能驗證。　　(6)比較了基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料的性能。研究結果表明：基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料的性能完全可滿足現(xiàn)行規(guī)范要求并可達到相應的熱拌瀝青混合料性能；另外，在凍融劈裂試驗殘留強度比、車轍動穩(wěn)定度方面溫拌混合料有不同程度的提高，尤其是對普通瀝青混合料的車轍動穩(wěn)定度提高顯著；還有，溫拌混合料的疲勞性能可達到相應熱拌混合料的測試值，有些情況下改善明顯?！　?7)測試了溫拌工藝對混合料中膠結料老化程度的影響。從拌和樓中取得不同出料溫度的混合料，模擬其施工階段的老化，然后再從該混合料中抽提出瀝青并測試針入度、軟化點以及延度等指標。經(jīng)與熱拌瀝青混合料比較后發(fā)現(xiàn)：溫拌瀝青混合料中瀝青的老化程度可大大降低，有利于保證瀝青路面的耐久性能?！　?8)測試并分析了溫拌瀝青混合料的節(jié)能及減排效果。研究結果表明，瀝青混合料采用溫拌技術可明顯減少溫室(有害)氣體的排放，例如二氧化碳和瀝青煙的排放分別下降60．O％和80％以上；同時，基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料可比相應的熱拌瀝青混合料節(jié)能20％以上?！　?

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