發(fā)布時間：2020-10-19 12:44

　　 瀝青基材料廣泛應用在道路工程建設(shè)中,在多雨潮濕以及沿海、河、湖泊等地區(qū),經(jīng)常在水溶液的侵蝕以及凍融環(huán)境下使用。研究水溶液對瀝青和瀝青混合料性能的影響規(guī)律,可為科學評價和改善瀝青路面材料抗水損害能力提供理論依據(jù)。本文研究了不同溶質(zhì)水溶液的侵蝕對瀝青的化學組成結(jié)構(gòu)、流變性能的影響,以及不同溶質(zhì)水溶液凍融循環(huán)作用下瀝青混合料體積性能和力學性能的演變規(guī)律。本文采用蒸餾水、酸、堿、鹽等不同溶質(zhì)的水溶液對70~#瀝青和SBS改性瀝青進行了水老化實驗,通過四組分分析儀、紅外光譜及DSR探討了水溶液老化對瀝青化學組成結(jié)構(gòu)及流變性能的影響規(guī)律,并在此基礎(chǔ)上分析了不同溶質(zhì)水溶液的老化機理;采用不同溶質(zhì)的水溶液對70~#瀝青混合料和SBS改性瀝青混合料進行了凍融循環(huán)水損害實驗,研究了不同溶質(zhì)水溶液凍融循環(huán)對瀝青混合料路用性能的破壞作用。主要研究結(jié)論如下:(1)瀝青在水溶液的浸泡作用下表面失去光澤,變得凹凸不平,發(fā)生了水老化。瀝青中的一些物質(zhì)溶解到水溶液中,形成了表面浮油,浮油面積由大到小的次序為pH 11堿溶液pH 3酸溶液10%Na_2SO_4鹽溶液蒸餾水。(2)瀝青經(jīng)過水溶液浸泡后生成了更多的羰基和亞楓基類物質(zhì),SBS改性劑丁二烯類物質(zhì)含量減少,隨浸泡時間的延長變化更明顯,瀝青老化程度增大;在水老化早期階段,瀝青飽和分和芳香分含量增加、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量減少,隨著水老化時間的延長,瀝青的膠質(zhì)含量仍繼續(xù)下降,瀝青質(zhì)含量穩(wěn)步增加。(3)DSR測試結(jié)果表明,水老化最終導致瀝青的復合模量增加,相位角降低;70~#道路石油瀝青在不同溶質(zhì)水溶液老化過程中的復合模量和相位角的變化規(guī)律,與其化學組成結(jié)構(gòu)的變化有一定的關(guān)聯(lián)性。(4)瀝青水老化特征不同于普通的光、熱、氧老化,一方面瀝青中的芳香烴、膠質(zhì)等輕質(zhì)組分可能與水中的氧發(fā)生了氧化反應而減少,形成了更多的極性大分子物質(zhì)瀝青質(zhì),使得瀝青的羰基指數(shù)、亞楓基指數(shù)和彈性增加;另一方面膠質(zhì)等極性分子物質(zhì)中一些親水基團如酸性物質(zhì)酯類、脂肪胺等更容易受水溶液浸蝕和溶解,并且飽和分也可能隨著這部分物質(zhì)的溶解和遷移而脫離瀝青表面,形成油漬的一部分漂浮到水溶液表面。這兩方面作用共同影響著水老化瀝青的組成結(jié)構(gòu)和流變性能。(5)水溶液凍融循環(huán)實驗結(jié)果表明,10%Na_2SO_4鹽溶液對瀝青混合料的空隙率影響最大,pH11堿溶液對瀝青混合料的抗劈裂強度、最大彎拉應變和凍融劈裂強度比影響最大,SBS改性瀝青混合料的抗水溶液損害性能優(yōu)于70~#瀝青混合料。
【學位單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U414
【部分圖文】：

式中： —Na2SO4溶液的質(zhì)量百分比；—NaCl 溶液的質(zhì)量百分比；—Na2SO4的質(zhì)量；—NaCl 的質(zhì)量；—水溶液的質(zhì)量。.2 瀝青及瀝青混合料的水侵蝕實驗1．瀝青的水老化實驗取 6g 的瀝青樣品到底面直徑為 100mm 高為 18mm 的玻璃皿上，將玻璃皿 120℃的烘箱 10min，使瀝青熔化成流動狀態(tài)，然后將玻璃皿搖動使瀝青平玻璃皿的全部底面，最后制成約 0.76mm 厚度的瀝青薄膜，如圖 2-1。將 40m同溶質(zhì)的水溶液（蒸餾水、酸、堿和鹽）注入玻璃皿，覆蓋于瀝青樣品上進泡，如圖 2-2 所示，實驗室環(huán)境溫度為 25℃，70#道路石油瀝青的浸泡時間1、7 和 14 天，SBS 改性瀝青的浸泡時間為 14、28 和 42 天。

式中： —Na2SO4溶液的質(zhì)量百分比；—NaCl 溶液的質(zhì)量百分比；—Na2SO4的質(zhì)量；—NaCl 的質(zhì)量；—水溶液的質(zhì)量。.2 瀝青及瀝青混合料的水侵蝕實驗1．瀝青的水老化實驗取 6g 的瀝青樣品到底面直徑為 100mm 高為 18mm 的玻璃皿上，將玻璃皿 120℃的烘箱 10min，使瀝青熔化成流動狀態(tài)，然后將玻璃皿搖動使瀝青平玻璃皿的全部底面，最后制成約 0.76mm 厚度的瀝青薄膜，如圖 2-1。將 40m同溶質(zhì)的水溶液（蒸餾水、酸、堿和鹽）注入玻璃皿，覆蓋于瀝青樣品上進泡，如圖 2-2 所示，實驗室環(huán)境溫度為 25℃，70#道路石油瀝青的浸泡時間1、7 和 14 天，SBS 改性瀝青的浸泡時間為 14、28 和 42 天。

圖 2-3 不同處理方法對瀝青流變性能的變化圖 2-3 為不同處理方法對水老化瀝青的復合模量和相位角的影響，其中經(jīng)理方法 3 干燥的瀝青的復合模量最大，相位角最��；經(jīng)過處理方法 1 干燥的的復合模量最小，相位角最大。處理方式 1 相比另外兩種處理方法，可能對水分干燥不夠徹底，使得瀝青的復合模量較小，相位角較大，即水分的存在瀝青變軟，并向粘性轉(zhuǎn)變。而處理方法 3 相比另外兩種處理方式，其復合模大，相位角最小，可能對瀝青干燥過度，使得瀝青進一步老化�？紤]到干燥既要將水分消除，又要避免瀝青發(fā)生過度老化和節(jié)約時間等問題，采用處理 2 較為適宜。因此，水老化試驗后，將盛有瀝青的玻璃皿放在 150℃的烘箱內(nèi)干燥 0.5冷卻至室溫至少一天，即可取出做測試。將盛有瀝青試樣的玻璃皿放在 120烘箱內(nèi)烘 10min，使瀝青熔化成流動狀態(tài)，將瀝青取出密封保存，用來做紅譜分析、四組分分析和瀝青流變性能試驗。3. 瀝青混合料的水侵蝕采用不同溶質(zhì)水溶液對瀝青混合料進行凍融循環(huán)試驗，研究不同溶液溶
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本文編號：2847214