环氧沥青粘结力评价及混合料性能研究

作     者：王召 

作者单位：长安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张宜洛

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：排水性沥青路面 环氧沥青 粘结力 路用性能 抗松散性能 

摘      要：排水性沥青路面易发生松散、掉粒病害的问题极大地限制了其应用推广,目前主流观点多将排水性沥青路面松散问题归结于混合料水稳定性不足,但工程实践中发现无水情况下,沥青混合料受轮胎拧搓作用也会出现松散、掉粒问题。这种拧搓松散现象主要是由于沥青的初始粘结力不足引发的,为克服这一问题需选用粘结力较现有高粘沥青及改性沥青更高的沥青。为此,本文自制了一种性能优良的环氧沥青,通过对环氧沥青的粘结力进行表征,根据表征结果来评价其是否可以解决排水性沥青混合料的拧搓松散问题。主要研究内容如下:首先,本文从原料易获得和制备方便的角度进行优选分析,确定了环氧沥青原材料为重交70#基质沥青、E-51环氧树脂、固化剂甲基六氢邻苯二甲酸酐、环氧稀释剂乙二醇二缩水甘油醚、环氧增韧剂LD-4210,根据拉伸试验和布氏粘度试验确定其具体配比为2.84:1:0.67:0.15:0.09。由拉伸试验、粘度增长试验、热固性试验、亲水性试验结果可知,自制环氧沥青性能优良,各项指标均符合规范要求;而后对环氧沥青进行荧光显微分析,结果表明环氧沥青的环氧掺量和搅拌方式均是合理的。其次,借助MTS810万能试验机结合自行设计的配套试验夹具对现有主流沥青粘结性能评价方法中表征效果相对较好的拉拔、直剪试验进行改进,并应用改进的试验研究了环氧沥青、HAV-1高粘沥青、TPS高粘沥青、SBS改性沥青、重交70#基质沥青的粘结力差异以及石料类型、试验温度、加载速率等对沥青粘结力的影响。之后针对拉拔、直剪试验无法较好模拟混合料中沥青-集料实际接触状态的问题,本文借鉴肯塔堡飞散试验和拧搓松散试验的试验方法自行设计了评价沥青-集料体系粘结力的粘结力试件“飞散试验和“拧搓试验,并优选了试件制作和试验操作相关参数,提出了配套的粘结力评价指标“飞散损失率和“拧搓损失率。而后通过上述试验方法对环氧沥青的粘结力进行了评价分析,试验结果表明,拉拔、剪切强度越大的沥青-石料体系,其“飞散损失和“拧搓损失越小,拉拔、剪切强度与“飞散损失的相关系数均在0.93以上,与“拧搓损失相关系数均在0.97以上,且环氧沥青的粘结力高于高粘沥青HVA-1和TPS,因此其能够更好地解决排水性沥青路面由于沥青粘结力不足引起的松散问题。最后,通过优选分析确定排水性环氧沥青混合料的目标空隙率为20%、级配类型为OGFC-13并进行配合比设计,由析漏、飞散试验确定最佳沥青用量为4.6%,通过车辙试验、低温弯曲试验、冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验研究了排水性环氧沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性,之后验证了环氧沥青混合料的渗水性能和抗滑性能,而后借助拧搓松散仪对环氧沥青混合料在不同温度条件和燃油侵蚀情况下的抗拧搓松散性能进行了研究。试验结果表明,环氧沥青混合料的高温稳定性较热塑性沥青优势明显,低温性能、水稳定性、渗水性能和抗滑性能均符合要求,同时环氧沥青混合料的抗松散性能及其耐燃油侵蚀性均优于热塑性沥青混合料,综上可知,环氧沥青是排水性沥青路面十分的理想的粘结材料。