【摘要】：道路建設(shè)將消耗大量資源并產(chǎn)生大量廢料等污染物,隨著資源、能源危機(jī)的出現(xiàn),如何高效率的利用廢舊瀝青混合料(RAP)已成為科研工作者的研究重點(diǎn)。大多研究考慮了材料級(jí)配、瀝青標(biāo)號(hào)等對(duì)再生瀝青混合料性能的影響,并提出相應(yīng)控制指標(biāo),但鋪筑的路面仍存在早期損害問(wèn)題,這是因?yàn)闆](méi)有考慮到新-舊瀝青間擴(kuò)散作用以及擴(kuò)散程度對(duì)于混合料性能的影響。因此充分認(rèn)識(shí)外場(chǎng)作用對(duì)擴(kuò)散作用的影響,深入開(kāi)展擴(kuò)散作用宏微觀機(jī)理的研究,對(duì)準(zhǔn)確評(píng)價(jià)及設(shè)計(jì)再生混合料具有重要理論意義。首先,為了研究新-舊瀝青混合體系在不同外場(chǎng)作用下的擴(kuò)散規(guī)律,本文分析了再生瀝青混合料中新-舊瀝青的存在狀態(tài),并就此選擇了適合的試件制備方法;根據(jù)瀝青材料顯著的粘彈特性,確定了以復(fù)數(shù)剪切模量G*為新-舊瀝青擴(kuò)散程度的表征參數(shù),分析了G*在不同因素下的變化規(guī)律,并采用方差分析了影響擴(kuò)散的主要因素。結(jié)果表明,新-舊瀝青混合體系在80℃時(shí)就可發(fā)生擴(kuò)散現(xiàn)象,但擴(kuò)散程度較小;120℃條件下擴(kuò)散兩小時(shí)后體系基本達(dá)到擴(kuò)散平衡狀態(tài);時(shí)間、溫度均對(duì)新-舊瀝青間的擴(kuò)散具有顯著性影響,溫度的影響要更為顯著,基質(zhì)瀝青品種對(duì)擴(kuò)散的影響較小;不同溫度下,G*隨時(shí)間變化曲線具有相同的規(guī)律,先快速增加后逐漸變緩。為了表征G*隨時(shí)間變化規(guī)律,選用Fick定律作為本文擴(kuò)散模型。結(jié)果表明,對(duì)于給定的擴(kuò)散系數(shù)D,Fick定律的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值能夠較好的吻合,驗(yàn)證了瀝青混合料間新-舊瀝青的擴(kuò)散符合Fick定律。宏觀實(shí)驗(yàn)中所選兩種基質(zhì)瀝青,70#瀝青的擴(kuò)散效果相較90#瀝青好,擬采用微觀實(shí)驗(yàn)分析兩種瀝青的組分、分子結(jié)構(gòu)、分子大小以探究原因。分別采用薄層色譜(TLC)、傅里葉紅外光譜(FTIR)以及凝膠滲透色譜技術(shù)(GPC)對(duì)90#瀝青、70#瀝青的組分、分子結(jié)構(gòu)、分子大小進(jìn)行研究。結(jié)果表明70#基質(zhì)瀝青膠體結(jié)構(gòu)偏于溶膠型、飽和酚和芳香酚含量較高、瀝青內(nèi)苯環(huán)含量占比較小,分子支鏈數(shù)較少,均對(duì)擴(kuò)散起到促進(jìn)作用,這些結(jié)果也與宏觀實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致;一定程度上分子結(jié)構(gòu)、四組分的比例對(duì)擴(kuò)散效果的影響要大于分子大小對(duì)擴(kuò)散效果的影響。為了探究新-舊瀝青微觀擴(kuò)散過(guò)程,以分子仿真手段對(duì)宏觀一些列結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證,采用了分子模擬技術(shù)對(duì)新-舊瀝青的擴(kuò)散進(jìn)行仿真模擬。結(jié)果表明,采用模擬技術(shù)得到的擴(kuò)散系數(shù)與模擬總時(shí)間相關(guān);NPT系綜更適合本文所研究的擴(kuò)散現(xiàn)象;適合的模擬總時(shí)間下,溫度對(duì)擴(kuò)散具有顯著影響,四組分?jǐn)U散進(jìn)舊瀝青的擴(kuò)散速率大小分別為芳香酚飽和酚膠質(zhì)瀝青質(zhì),此結(jié)論也驗(yàn)證了70#瀝青中芳香酚和飽和酚含量較高時(shí),向老化瀝青擴(kuò)散較快的結(jié)論。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U414
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文方法并不能保證再生劑與老化瀝青擴(kuò)續(xù)新-舊瀝青混合體系的試驗(yàn)提供思路的研究，認(rèn)為再生瀝青中新-舊瀝青狀主要發(fā)生在拌和過(guò)程中，為轉(zhuǎn)移以及械攪拌的作用，一部分老化瀝青即發(fā)的新瀝青發(fā)生混合。之后，沒(méi)有發(fā)生混合的老化瀝青裹附瀝青的薄層，加入的新瀝青又會(huì)包裹了一個(gè)復(fù)合層狀結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 1-1：新瀝青

主要從微觀及宏觀角度，研究回收瀝青混合料在再生過(guò)程擴(kuò)散機(jī)制。重點(diǎn)分析擴(kuò)散時(shí)間、溫度等不同因素對(duì)新-舊瀝影響。為減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程不可控因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，本產(chǎn)的 90#基質(zhì)瀝青、70#基質(zhì)瀝青作為主要原材，采用實(shí)驗(yàn)化瀝青來(lái)進(jìn)行研究。制備與模具制作件模具制作主要研究新-舊瀝青體系擴(kuò)散機(jī)制，因此需在室內(nèi)模擬回收瀝青與新瀝青的“接觸-擴(kuò)散”過(guò)程。同時(shí)，考慮到新-舊粘彈特性將會(huì)發(fā)生顯著的變化，因此擬采用動(dòng)態(tài)剪切流變?yōu)r青混合體系的宏觀擴(kuò)散過(guò)程。為了滿足 DSR 試驗(yàn)試件的，采用硅膠制備了專用 DSR 模具。此種硅膠固化后材質(zhì)制作兩種模具，凹槽深度分別為 1mm 及 2mm，如圖 2-1 所

第 2 章 材料選擇與研究分析方案90#基質(zhì)瀝青以及 70#基質(zhì)瀝青的短期老化根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E20-2011）T0630-2011 中規(guī)定的旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化實(shí)驗(yàn)（RTFOT）進(jìn)行，在 163℃條件下，對(duì)瀝青老化 75min 后，將瀝青短期老化的殘留物用于壓力老化實(shí)驗(yàn)（PAV），在 100℃，21 個(gè)大氣壓下進(jìn)行老化實(shí)驗(yàn)，最終得到實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期老化瀝青，長(zhǎng)期老化瀝青老化程度相當(dāng)于道路服役 7~9年后瀝青混合料中瀝青的老化程度。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2793461