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试析渗透剂渗透型再生剂制备与其对再生沥青与混合料性能影响结论

收藏本文 2024-01-18 点赞:8879 浏览:26175 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:废旧沥青混合料再生利用既能保护环境,又可节约大量的新石料、新沥青等不可再生资源,是一项符合可持续进展要求的沥青路面再生技术。废旧沥青混合料由于沥青老化导致其路用性能恶化,无法满足利用要求,由此再生剂通过渗透至裹覆在回收集料表面的老化沥青薄膜内部恢复老化沥青的化学组分和胶体结构以而改善老化沥青的物理性能,对提升再生沥青混合料的路用性能具有重要的影响。然而目前再生剂的渗透性尚未得到足够的重视,以致现有再生剂渗透性能差,对废旧沥青混合料路用性能的改善效果有限,制约了再生沥青混合料在高等级公路中的推广与运用。由此,开发具有优良渗透性能的沥青再生剂对推动废旧沥青混合料再生利用技术的进展具有重要的作用。基于组分调节论述和溶解渗透新思路,本论文采取催化裂化油浆为沥青组分调节剂、含有极性环氧基团的化学油分作为溶解渗透剂,制备了渗透型再生剂,评价了渗透型再生剂的渗透能力;采取沥青质溶解实验和红外光谱浅析探讨了渗透剂对再生剂渗透性能的改善机理;将渗透型再生剂用于老化沥青的再生,探讨了渗透型再生剂对不同老化程度老化沥青再生性能的影响;将渗透型再生剂用于制备再生沥青混合料,评价了渗透型再生剂对废旧沥青混合料路用性能的改善效果。主要探讨结论如下:(1)基于再生剂渗透对老化沥青针入度和化学组分的影响,本论文提出了一种再生剂渗透性能评价策略,即通过测试再生剂渗透至老化沥青内部后老化沥青化学组分和针入度的变化对再生剂的渗透性能进行评价。(2)采取含有极性环氧基团的化学油分和催化裂化油浆作为主要原料制备了渗透型再生剂,并采取上面陈述的策略评价了再生剂的渗透性能,探讨结果表明渗透型再生剂向老化沥青内部渗透的能力远强于普通再生剂向老化沥青内部渗透的能力。(3)沥青质溶解实验和红外光谱测试探讨表明渗透剂之所以能增强再生剂的渗透能力是因为渗透剂不仅能有效溶解分散老化沥青中的沥青质,而且其含有的极性环氧基团还能与沥青质发生化学反应削弱沥青质分子之间较强的吸引力,促使老化沥青中凝聚的沥青质重新均匀溶解分散在沥青胶体系统中,使沥青质团聚形成的空间网络结构受到破坏,削弱沥青质空间网络结构对再生剂渗透的阻碍,以而改善再生剂的渗透能力。(4)渗透型再生剂和普通再生剂对不同老化程度老化沥青的物理性能影响探讨结果表明,在相同用量下,渗透型再生剂能更有效地改善老化沥青的物理性能,使老化沥青的物理性能恢复接近新沥青的物理性能水平,这可能是因为普通再生剂只能转变老化沥青中的芳香分和沥青质的相对含量,对老化沥青胶体结构的恢复作用有限,而渗透型再生剂不仅能调节老化沥青中的芳香分和沥青质的相对含量,而且其含有的极性环氧基团还能与沥青质发生化学反应推动老化沥青中凝聚沥青质的重新分散,能更有效地恢复老化沥青的胶体结构。(5)低温弯曲梁流变实验结果表明,向老化沥青中加入15%的渗透型再生剂之后,老化沥青的蠕变劲度下降至294MPa,蠕变速率上升至0.317,而加入同等掺量的普通再生剂之后,老化沥青的蠕变劲度下降至327MPa,蠕变速率上升至0.273,表明渗透型再生剂对老化沥青低温抗裂性能的改善作用更加显著,这同样可归因于渗透型再生剂能更有效地恢复老化沥青的胶体结构。(6)渗透型再生剂和普通再生剂对老化沥青胶体结构的影响探讨结果表明向老化沥青中加入15%的渗透型再生剂后,其胶体稳定指数由2.76增加至3.85,针入度指数由3.36下降至1.14,老化沥青的胶体结构由凝胶型转变成为溶—凝胶型;而向老化沥青中加入相同掺量的普通再生剂后,其胶体稳定指数由2.76增加至3.25,针入度指数由3.36下降至2.23,其胶体结构仍为凝胶型结构,这一结果证实了渗透型再生剂能更有效地恢复老化沥青的胶体结构。(7)原子力显微镜探讨结果表明向老化沥青中加入渗透型再生剂之后,老化沥青系统中因沥青质团聚所形成的“蜂形”结构的尺寸减小、分布变均匀、微观形貌变平滑,接近新沥青表面的微观形貌,而向老化沥青中加入相同掺量的普通再生剂之后,其微观形貌并未发生显著的变化,进一步证实了渗透型再生剂能更有效地溶解分散老化沥青中凝聚的沥青质,使老化沥青的胶体结构得到更有效的恢复。(8)再生沥青混合料路用性能测试结果表明,掺加15%渗透型再生剂后,再生沥青混合料在20%加载应力比下的疲劳寿命达到10005次,抗弯拉应变达到2473,而添加相同掺量的普通再生剂后,再生沥青混合料的疲劳寿命为7473次,抗弯拉应变为2077,说明渗透型再生剂能更显著地提升废旧沥青混合料路用性能,这是因为渗透型再生剂能更有效地渗透至裹覆在回收集料表面的老化沥青薄膜内部,使老化沥青的胶体结构得到更好的恢复,以而更显著地改善了老化沥青的性能。关键词:再生剂论文渗透性论文溶解渗透剂论文再生沥青论文再生沥青混合料论文

    摘要5-7

    ABSTRACT7-14

    第1章 绪论14-28

    1.1 探讨背景14-15

    1.2 国内外探讨近况15-26

    1.2.1 废旧沥青混合料再生利用近况15-17

    1.2.2 废旧沥青混合料再生策略17-20

    1.2.3 废旧沥青混合料再生剂探讨近况20-26

    1.2.3.1 再生剂的定义20-21

    1.2.3.2 再生剂对老化沥青性能改善机理21-22

    1.2.3.3 再生剂对老化沥青及废旧沥青混合料性能影响22-25

    1.2.3.4 再生剂渗透性能探讨近况25-26

    1.3 废旧沥青混合料再生剂有着的不足26-27

    1.4 本论文的探讨目的和主要探讨内容27-28

    1.4.1 探讨目的27

    1.4.2 主要探讨内容27-28

    第2章 渗透型再生剂的制备与性能探讨28-48

    2.1 引言28-29

    2.2 实验部分29-36

    2.2.1 实验原料29-30

    2.2.2 再生剂的制备30

    2.2.2.1 普通再生剂的制备30

    2.2.2.2 渗透型再生剂的制备30

    2.2.3 再生剂性能测试30-36

    2.2.3.1 物理性能30-31

    2.2.3.2 老化性能31

    2.2.3.3 化学组分31-32

    2.2.3.4 渗透性能32-34

    2.2.3.5 沥青质溶解试验34-35

    2.2.3.6 红外光谱测试35-36

    2.3 结果与讨论36-47

    2.3.1 催化裂化油浆对再生剂物理性能的影响36-37

    2.3.2 催化裂化油浆对再生剂化学组分的影响37-38

    2.3.3 催化裂化油浆对再生剂老化性能的影响38-39

    2.3.4 渗透剂对再生剂物理性能的影响39-40

    2.3.5 渗透剂对再生剂老化性能的影响40-41

    2.3.6 再生剂渗透性能评价41-44

    2.3.6.1 温度对再生剂渗透性能的影响42-43

    2.3.6.2 时间对再生剂渗透性能的影响43-44

    2.3.6.3 不同种类再生剂的渗透能力44

    2.3.7 渗透剂对再生剂渗透性能的改善机理44-47

    2.4 本章小结47-48

    第3章 渗透型再生剂对老化沥青性能的影响48-71

    3.1 引言48

    3.2 实验部分48-52

    3.2.1 实验原料48-49

    3.2.2 老化沥青的制备49

    3.2.3 再生沥青的制备49-50

    3.2.4 再生沥青的性能测试50-52

    3.2.4.1 常规物理性能50-51

    3.2.4.2 动态剪切流变性能51

    3.2.4.3 低温弯曲梁流变性能51-52

    3.3 结果与讨论52-69

    3.3.1 渗透型再生剂对轻度老化沥青物理性能的影响52-56

    3.3.1.1 针入度52-53

    3.3.1.2 延度53-54

    3.3.1.3 软化点54-55

    3.3.1.4 粘度55-56

    3.3.2 渗透型再生剂对中度老化沥青物理性能的影响56-60

    3.3.2.1 针入度56-57

    3.3.2.2 延度57-58

    3.3.2.3 软化点58-59

    3.3.2.4 粘度59-60

    3.3.3 渗透型再生剂对重度老化沥青物理性能的影响60-64

    3.3.3.1 针入度60-61

    3.3.3.2 延度61-62

    3.3.3.3 软化点62-63

    3.3.3.4 粘度63-64

    3.3.4 渗透型再生剂对老化沥青动态剪切流变性能的影响64-68

    3.3.4.1 复数模量和相位角64-65

    3.3.4.2 车辙因子65-67

    3.3.4.3 疲劳因子67-68

    3.3.5 渗透型再生剂对老化沥青低温弯曲流变性能的影响68-69

    3.4 本章小结69-71

    第4章 渗透型再生剂对老化沥青组成与结构的影响71-86

    4.1 引言71-72

    4.2 实验部分72-77

    4.2.1 实验原料72

    4.2.2 实验策略72-77

    4.2.2.1 化学组分测试72-73

    4.2.2.2 胶体稳定指数测试73-75

    4.2.2.3 针入度指数测试75

    4.2.2.4 原子力显微镜测试75-77

    4.3 结果与讨论77-85

    4.3.1 渗透型再生剂对老化沥青化学组分的影响77-79

    4.3.2 渗透型再生剂对老化沥青胶体结构的影响79-81

    4.3.2.1 胶体稳定指数79-80

    4.3.2.2 针入度指数80-81

    4.3.3 渗透型再生剂对老化沥青微观形貌的影响81-85

    4.4 本章小结85-86

    第5章 渗透型再生剂对再生沥青混合料性能的影响86-107

    5.1 引言86

    5.2 实验部分86-96

    5.2.1 实验原料86-88

    5.2.2 再生沥青混合料的配合比设计88-92

    5.2.2.1 再生沥青混合料的级配88-89

    5.2.2.2 新沥青和再生剂用量计算89-91

    5.2.2.3 最佳油石比91-92

    5.2.3 再生沥青混合料的制备92-93

    5.2.4 再生沥青混合料性能测试93-96

    5.2.4.1 水稳定性93-94

    5.2.4.2 高温稳定性94

    5.2.4.3 疲劳性能94-95

    5.2.4.4 低温抗裂性95-96

    5.3 结果与讨论96-105

    5.3.1 渗透型再生剂对再生沥青混合料水稳定性的影响96-98

    5.3.2 渗透型再生剂对再生沥青混合料疲劳性能的影响98-102

    5.3.3 渗透型再生剂对再生沥青混合料低温抗裂性的影响102-104

    5.3.4 渗透型再生剂对再生沥青混合料高温稳定性的影响104-105

    5.4 本章小结105-107

    第6章 结论与展望107-110

    6.1 结论107-109

    6.2 进一步探讨的倡议109-110

    致谢110-111

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