路面沥青老化的非线性模拟及再生研究

论文摘要

路面废旧材料的再生利用是促进经济循环发展的现实需要,也是治理污染、改善环境的客观要求。因此,充分利用旧沥青路面材料,将废旧材料资源化,展开旧沥青路面材料再生技术研究具有极其重大的意义。废旧路面材料再生利用的重点在于老化沥青的再生恢复。道路在使用过程中会出现裂缝、水损害等病害,路面路用性能会发生周期的衰减,在这个周期的衰减过程中一个显著的因素是沥青老化导致的性能衰减。因此,如何确定沥青动态的老化过程及不同时刻的性能,为再生恢复提供决策依据,也是非常必要的。本文路面沥青老化的非线性模拟及再生研究主要的内容有两大部分:第一部分为沥青老化过程的非线性模拟,第二部分为废旧材料的再生恢复研究。具体研究内容为:1、沥青室内热氧老化的非线性模拟研究;2、沥青实际使用条件下长期老化的非线性模拟研究;3、沥青紫外线老化的非线性模拟及抗老化对策研究;4、旧沥青回收方法的优选研究;5、老化沥青的再生恢复规律研究;6、废旧沥青混合料的再生研究。本文通过系统研究得出如下结论:1、沥青的室内热氧老化过程可用非线性方程来模拟,不同的沥青指标有不同的老化方程;2、沥青的非线性老化方程可模拟沥青在实际使用条件下的长期老化过程;3、沥青的紫外线老化过程可用非线性老化方程来精确描述;4、加入紫外线吸收剂能显著改善沥青的抗紫外线老化性能;5、少量的矿粉和三氯乙烯对沥青性能造成很大的影响;6、根据再生剂与沥青的扩散方程,得出了扩散系数和扩散量,并得出了扩散温度是影响两者扩散的主要因素;7、通过试验模拟发现,影响废旧沥青向新集料中扩散的主要因素是再生剂的添加与否;8、添加再生剂或新沥青能实现老化沥青的再生恢复,再生规律能很好地满足理论公式;9、热再生沥青混合料具有优良的路用性能,特别是高温稳定性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 沥青老化研究现状
• 1.2.2 国内外对老化沥青再生的研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 第二章 沥青老化的非线性模拟研究
• 2.1 沥青老化机理
• 2.2 沥青老化的主要方式
• 2.2.1 沥青轻组分的蒸发损失及沥青的热老化
• 2.2.2 沥青的氧化
• 2.2.3 沥青的紫外线老化
• 2.3 沥青老化的性能评价方法
• 2.4 沥青老化的非线性模拟
• 2.4.1 概述
• 2.4.2 沥青老化的非线性模拟方程模型建立
• 2.4.3 沥青室内热氧老化的非线性模拟方程
• 2.4.4 沥青实际长期老化的非线性模拟方程
• 2.5 本章小结
• 第三章 沥青紫外线老化的非线性模拟及抗老化对策研究
• 3.1 概述
• 3.2 沥青室内紫外线老化模拟系统的建立
• 3.2.1 太阳光中的紫外线
• 3.2.2 甘肃河西走廊地区的紫外线辐射分布
• 3.2.3 沥青紫外线老化室内模拟系统的建立
• 3.2.4 沥青紫外线老化室内老化时间确定
• 3.3 紫外线老化对沥青性能的影响
• 3.3.1 室内紫外线老化试验方法
• 3.3.2 室内紫外线老化对沥青性能的影响分析
• 3.3.3 沥青紫外线老化的非线性方程
• 3.4 基于紫外线吸收剂的沥青抗紫外线老化的预防对策研究
• 3.4.1 紫外线对沥青等高分子材料的破坏作用
• 3.4.2 沥青抗紫外线老化的光稳定材料及作用机理
• 3.4.3 沥青抗紫外线老化的性能分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 旧沥青的回收方法优选研究
• 4.1 沥青抽提方法的优选研究
• 4.2 沥青回收方法的评价与改进研究
• 4.2.1 矿粉对沥青性能的影响及相应对策
• 4.2.2 三氯乙烯对沥青性能的影响及相应对策
• 4.3 沥青回收的方法总结
• 4.4 本章小结
• 第五章 老化沥青的再生规律研究
• 5.1 废旧沥青的再生方法
• 5.1.1 组分调节理论
• 5.1.2 相容性理论再生机理
• 5.2 扩散研究
• 5.2.1 扩散概念
• 5.2.2 再生剂向沥青扩散的研究
• 5.2.3 废旧沥青向新集料扩散的试验模拟
• 5.3 新沥青对废旧沥青的再生规律研究
• 5.4 再生剂对废旧沥青的再生规律研究
• 5.5 本章小结
• 第六章 废旧沥青混合料的再生研究
• 6.1 RAP 材料性能评价
• 6.1.1 RAP 材料取样方法
• 6.1.2 RAP 材料性能评价
• 6.2 RAP 材料的掺配率确定
• 6.3 厂拌热再生沥青混合料设计方法
• 6.4 厂拌热再生沥青混合料设计示例
• 6.4.1 RAP 材料的性能评价
• 6.4.2 RAP 材料掺配率的确定及再生沥青混合料级配组成设计
• 6.4.3 再生沥青混合料沥青用用量预估及新沥青的确定
• 6.4.4 再生沥青混合料最佳沥青用量确定
• 6.4.5 再生沥青混合料路用性能验证
• 6.5 本章小结
• 主要结论及进一步研究建议
• 主要研究结论
• 进一步研究建议
• 参考文献
• 致谢