基于路面结构类型和气候条件下的温拌技术研究

论文摘要

热拌沥青混合料存在着高能耗、污染大等问题,不符合全球节能环保发展趋势,因此温拌沥青混合料是路面材料发展方向。目前国内温拌剂品种繁多、类型不一、性能特点各不相同,限制了温拌沥青路面规范化应用及大规模推广。因此本文选取了目前市场上最具代表性的沸石类、有机降粘类及乳化类三种温拌剂,进行系统地对比分析,探讨了各温拌剂作用机理,研究了各温拌剂对沥青混合料性能的影响规律,并结合路面结构类型、气候条件、使用目的及公路等级等因素,对不同种类温拌剂的适用性进行划分,研究成果对温拌技术关键组成材料的优化设计及其应用提供了理论参考。论文取得了如下创新性成果：采用SEM﹑XRD﹑差热分析、红外光谱等测试方法,探讨了温拌剂的作用机理,三种温拌剂均是降低沥青施工温度区间的粘度以降低施工温度的作用原理,但具体作用机制有所不同：沸石类以持续释水发泡产生降粘效果,降粘作用受时间的延长逐渐衰减；有机降粘剂在温度大于110℃时转变为液态,增加了沥青油分,对沥青质、胶质起到润滑、分散作用；乳化类具备亲油、亲水基团,在沥青中引入水珠,形成油包水的形态,起到润滑降粘效果。综合分析,乳化类温拌剂降粘效果最佳,有机降粘类温拌剂对沥青的高、低温性能影响最大。通过不同温拌剂在不同成型温度下的密实度以及最佳成型温度下沥青混合料马歇尔稳定度、冻融劈裂、车辙、低温小梁弯曲等性能的测试,研究了不同温拌剂的温拌效果及对沥青混凝土性能的影响规律：三种温拌剂均能降低混合料击实温度15℃以上；沸石类对沥青混合料的水稳定性能影响最大,冻融劈裂强度下降了36%；有机类降粘类温拌剂对沥青混合料的高、低温性能影响显著,高温稳定性提高了292%,低温弯曲形变降低了18%；乳化类温拌剂对混合料性能影响不明显。研究了不同温拌剂对改性AC﹑SMA OGFC等不同结构路面的性能的影响规律,在降温效果、操作时间、路用性能等方面,结合不同类型路面结构特点、使用要求,分析了各温拌剂在不同结构路面中的使用效果。结果表明：沸石类在OGFC昆合料中温拌效果衰减较快,对SMA混合料击实温度降低程度低于AC﹑OGFC;有机类对三种混合料高温性能作用不明显,对OGFC及AC混合料低温性能影响明显；乳化类在各结构类型混合料中温拌效果良好,对各类型混合料高温性能影响不明显,提升了各类混合料的水稳定性和低温变形能力。基于研究成果,结合三种温拌剂对混合料性能影响,考虑全国温度分布、雨量分布、温拌剂使用目的、公路等级、设计及施工工艺区别等因数,按照气候、施工环境、路面使用等级三个方面对温拌剂的适用性进行了等级划分。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究存在的问题及技术路线
• 1.3.1 国内研究中存在的问题
• 1.3.2 研究内容及技术路线
• 第2章 温拌剂改性机理
• 2.1 温拌剂的选择
• 2.2 不同种类温拌剂的测试与分析
• 2.2.1 温拌剂A测试分析
• 2.2.2 温拌剂B测试分析
• 2.2.3 温拌剂C测试分析
• 第3章 不同温拌剂对沥青胶结料性能影响
• 3.1 实验方法与试样的制备
• 3.1.1 试验方法
• 3.1.2 试样的制备
• 3.2 不同温拌剂对沥青粘度的影响
• 3.2.1 温拌剂A对沥青粘度的影响
• 3.2.2 温拌剂B对沥青粘度的影响
• 3.2.3 温拌剂C对沥青粘度的影响
• 3.2.4 不同温拌剂对沥青粘度影响对比
• 3.3 不同温拌剂对沥青稠度及感温性能影响
• 3.3.1 温拌剂A
• 3.3.2 温拌剂B
• 3.3.3 温拌剂C
• 3.3.4 不同温拌剂对沥青感温性能影响对比
• 3.4 不同温拌剂对沥青高温性能影响
• 3.5 不同温拌剂对沥青低温性能影响
• 第4章 不同温拌剂对沥青混合料性能影响
• 4.1 实验方法
• 4.1.1 温拌剂工作性能测试
• 4.1.2 温拌沥青混合料高温性能测试
• 4.1.3 温拌沥青混合料水稳定性能测试
• 4.1.4 温拌沥青混合料低温性能测试
• 4.2 原材料及配合比确定
• 4.2.1 原材料
• 4.2.2 配合比
• 4.3 温拌性能分析
• 4.3.1 拌和与压实温度分析
• 4.3.2 保温时间与压实情况分析
• 4.4 高温性能分析
• 4.5 水稳定性能分析
• 4.6 低温性能分析
• 第5章 温拌剂对不同类型沥青混合料性能影响
• 5.1 混合料级配类型对比分析
• 5.2 原材料与实验方法
• 5.2.1 原材料
• 5.2.2 试验方法
• 5.3 温拌剂对不同类型混合料击实性能影响
• 5.3.1 拌合温度对体积指标的影响
• 5.3.2 保温时间对体积指标的影响
• 5.4 温拌剂对不同混合料路用性能影响
• 5.4.1 高温性能分析
• 5.4.2 水损害性能分析
• 5.4.3 低温性能分析
• 第6章 不同因素下温拌剂适用性分析
• 6.1 针对气候因素的温拌剂选择
• 6.1.1 气候因素对沥青混合料性能影响
• 6.1.2 沥青路面使用性能气候分区
• 6.1.3 三种温拌剂使用分区
• 6.2 不同使用目的对温拌剂的选择
• 6.2.1 选择温拌沥青混合料的目的
• 6.2.2 不同目的下各温拌剂选择方式
• 6.3 针对不同等级路面的选择
• 6.3.1 公路等级的划分
• 6.3.2 针对路面等级对温拌剂的选择
• 第7章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参硏项目
• 致谢