【博士】基于表面活性劑的溫拌瀝青混合料的設(shè)計及相關(guān)性能研究【2009】

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內(nèi)容簡介

　　學(xué)科專業(yè)：道路與鐵道工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：同濟大學(xué)交通運輸工程學(xué)院　　學(xué)位年度： 2009年　　溫拌瀝青混合料由于其拌和溫度一般比相應(yīng)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(jié)料老化等方面的優(yōu)點。　　近幾年，國內(nèi)對該類技術(shù)越來越關(guān)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(yīng)用。從國內(nèi)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(guān)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(jié)合的方法，重點解決該類溫拌混合料在應(yīng)用之初迫切需要明確的配合比設(shè)計方法以及性能評價等幾個方面的內(nèi)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(guān)研究內(nèi)容及結(jié)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(biāo)測試，研究結(jié)果表明：表面活性劑對膠結(jié)料常規(guī)指標(biāo)的影響不顯著，通過膠結(jié)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(nèi)測試了拌和電路中的電流變化，結(jié)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(jié)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(nèi)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(shè)計步驟。通過進行兩類級配并變化兩種膠結(jié)料的配合比設(shè)計，提出了現(xiàn)階段該類溫拌混合料的設(shè)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(shè)計，確定合理級配和油石比；然后，以此為基礎(chǔ)變化不同的溫度進行溫拌瀝青混合料的拌和及成型，以預(yù)期空隙率為目標(biāo)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(shè)計要求，則需查找原因必要時對配合比設(shè)計適當(dāng)微調(diào)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(jié)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(yīng)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(yīng)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(jié)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(biāo)。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(jié)果表明，瀝青混合料采用溫拌技術(shù)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(yīng)的熱拌瀝青混合料節(jié)能20％以上。　　

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