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沥青老化机理及再生技术研究

作　者: 耿九光
导　师: 戴经梁
学　校: 长安大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 沥青路面再生改性沥青老化机理再生剂
分类号: U418.6
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

沥青路面材料再生技术具有显著的经济、社会和环境效益，是一项符合可持续发展要求的道路维修措施。随着我国越来越多的沥青路面进入养护维修期，该技术的推广应用势在必行。但目前我国的沥青路面再生技术还处于起步阶段，基础理论研究和工程经验都比较缺乏，尤其是对改性沥青路面再生技术的研究更少。因此，本文深入分析了基质沥青及改性沥青的老化机理，然后在此基础上开发了新型再生剂，并进行了沥青及沥青混合料的热再生技术研究。论文首先系统地研究了路面沥青回收试验方法，试验发现规范方法容易造成矿粉和溶剂的残留问题。通过对回收方法的改进最大程度的减小了抽提回收过程对沥青性质的影响，提高了旧路面沥青性能评价的可靠性。其次，论文利用室内模拟老化试验研究了沥青在不同老化条件下的老化规律，比较了路面回收沥青和室内老化沥青老化程度的对应关系。通过对老化沥青的性能测试分析了基质沥青与改性沥青抗老化特性的差异，采用组分分析、红外光谱分析和凝胶色谱分析等化学分析手段研究了沥青的老化机理，揭示了改性沥青抗老化性能优于基质沥青的根本原因。在分析沥青老化和再生原理的基础上，开发了新型沥青再生剂。通过再生剂再生沥青试验考察了再生剂的性能；确定了再生剂最佳用量；并利用分层抽提试验和流变试验研究了再生剂在沥青中的扩散规律。同时，针对当前再生剂评价方法的不足，提出了采用电导率试验评价再生剂再生效果的试验方法。对不同再生剂的试验结果表明本文开发的再生剂对沥青质的胶溶能力较好，从沥青本质的胶体结构角度证明了该再生剂的优越性能。论文采用添加新沥青、再生剂两种再生方法对基质沥青和改性沥青进行了再生研究，详细探讨了再生沥青的路用性能，从微观角度分析了再生沥青的老化机理。研究了再生沥青抗老化性能，提出了利用Arrhenius图预估沥青使用寿命的试验方法。最后，论文通过室内试验研究了再生沥青混合料的配合比设计方法，分析了回收沥青混合料掺配比例对配合比设计的影响。采用旋转压实仪研究了再生沥青混合料的压实特性，提出了最佳拌和温度和压实温度的确定方法。从高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和耐久性等方面对再生沥青混合料路用性能进行了研究，试验证明再生沥青混合料具有良好的路用性能。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-27
  1.1 问题的提出及研究意义  11-12
    1.1.1 问题的提出  11-12
    1.1.2 研究意义  12
  1.2 沥青混合料再生利用技术发展概况  12-15
    1.2.1 国外沥青混合料再生利用技术发展概况  12-13
    1.2.2 国内沥青混合料再生利用技术发展概况  13-14
    1.2.3 改性沥青混合料再生技术研究概况  14-15
  1.3 沥青混合料再生技术研究热点及研究现状  15-24
    1.3.1 旧路面沥青回收方法研究  15-17
    1.3.2 沥青老化规律及老化机理  17-20
    1.3.3 再生剂研究  20-21
    1.3.4 沥青再生机理与再生沥青性能  21-23
    1.3.5 再生混合料配合比设计及路用性能  23-24
  1.4 本文主要研究内容与技术路线  24-27
第二章旧路面沥青回收方法和沥青老化机理研究  27-96
  2.1 旧路面沥青室内回收试验方法  27-40
    2.1.1 沥青回收方法介绍  27-29
    2.1.2 沉降理论分析及矿粉去除方法  29-35
    2.1.3 溶剂的影响及去除方法  35-37
    2.1.4 回收方法对改性沥青的适用性  37-39
    2.1.5 旧路面回收沥青的性能  39-40
  2.2 沥青老化规律研究  40-65
    2.2.1 热氧老化对沥青性能的影响  40-55
    2.2.2 紫外光老化对沥青性能的影响  55-58
    2.2.3 复合条件老化对沥青性能的影响  58-60
    2.2.4 沥青抗老化性能评价指标分析  60-63
    2.2.5 室内模拟老化与实际老化的对应关系  63-65
  2.3 沥青老化微观结构变化分析  65-85
    2.3.1 沥青组分分析  65-70
    2.3.2 红外光谱分析  70-78
    2.3.3 凝胶渗透色谱分析  78-85
  2.4 沥青老化机理  85-93
    2.4.1 沥青热氧老化机理  85-90
    2.4.2 沥青光氧老化机理  90-91
    2.4.3 水对老化进程的影响  91-92
    2.4.4 改性沥青与基质沥青抗老化性能比较  92-93
  2.5 本章小结  93-96
第三章再生剂的研制及沥青再生机理  96-130
  3.1 新型再生剂的研制  96-106
    3.1.1 再生剂概述  96-97
    3.1.2 沥青再生原理及再生剂的性能要求  97-102
    3.1.3 新型再生剂的研制  102-106
  3.2 再生剂最佳用量的确定  106-112
    3.2.1 再生剂与沥青性能指标复合规律  106-107
    3.2.2 再生剂掺量的确定  107-112
  3.3 再生剂扩散规律  112-121
    3.3.1 扩散研究方法  113-115
    3.3.2 再生剂扩散效果试验  115-119
    3.3.3 扩散效果影响因素分析  119-121
  3.4 再生沥青胶体结构稳定性及再生剂再生效果评价方法  121-128
    3.4.1 沥青的胶体结构及其评价方法  121-123
    3.4.2 沥青胶体结构的电导率评价方法  123-127
    3.4.3 再生剂再生效果评价方法  127-128
  3.5 本章小结  128-130
第四章再生沥青性能研究  130-155
  4.1 再生沥青基本性能比较  130-138
    4.1.1 再生基质沥青的性能  130-134
    4.1.2 再生改性沥青的性能  134-138
  4.2 再生沥青与集料的粘附性  138-142
    4.2.1 沥青与集料粘附性概述  138-139
    4.2.2 延时水煮法评价沥青与集料粘附性  139-140
    4.2.3 溶剂洗脱法评价沥青与细集料的粘附性  140-142
  4.3 再生沥青的抗老化性能及寿命预估方法  142-150
    4.3.1 再生沥青抗老化性能  142
    4.3.2 再生沥青寿命预估方法  142-148
    4.3.3 沥青寿命预估试验影响因素分析  148-150
  4.4 再生沥青微观分析  150-153
    4.4.1 再生沥青红外光谱分析  150-151
    4.4.2 再生沥青凝胶渗透色谱分析  151-152
    4.4.3 再生沥青热分析  152-153
  4.5 本章小结  153-155
第五章再生沥青混合料配合比设计及路用性能研究  155-181
  5.1 回收沥青混合料性质分析  155-156
    5.1.1 回收沥青混合料矿料级配  155-156
    5.1.2 回收沥青混合料沥青含量  156
  5.2 再生沥青混合料配合比设计  156-165
    5.2.1 再生沥青混合料配合比设计方法  157-160
    5.2.2 成型试件  160-162
    5.2.3 确定最佳沥青用量  162-163
    5.2.4 旧沥青混合料掺配率对沥青用量的影响  163-165
  5.3 再生沥青混合料最佳拌和温度及压实温度  165-171
    5.3.1 再生沥青混合料最佳压实温度  165-167
    5.3.2 再生沥青混合料最佳拌和温度  167-171
  5.4 再生沥青混合料路用性能  171-179
    5.4.1 高温稳定性  171-172
    5.4.2 低温抗裂性能  172-174
    5.4.3 水稳定性  174-176
    5.4.4 抗老化性能  176-179
  5.5 本章小结  179-181
第六章结论  181-186
  6.1 结论  181-185
  6.2 创新点  185
  6.3 进一步研究的建议  185-186
参考文献  186-192
攻读博士学位期间发表的论文  192-193
致谢  193

沥青老化机理及再生技术研究

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