溶解性胶粉改性沥青混合料路用性能研究

作     者：陈应鲛 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：唐乃膨

授予年度：2024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：溶解性胶粉沥青 四点弯曲疲劳试验 预估模型 汉堡车辙试验 

摘      要：溶解性胶粉改性沥青具备优异的流变性能、存贮稳定性、施工和易性和环保性能,在道路工程中的应用逐渐增多。传统的溶解性胶粉改性沥青的制备一般采用高温(260℃)脱硫,但高温脱硫存在一定的安全隐患,且高温脱硫会造成沥青的短期老化。溶解性胶粉改性沥青的制备方法,影响因素较多,各因素方法对溶解性胶粉沥青的性能影响情况尚不清楚。溶解性胶粉改性沥青混合料的疲劳性能及路用性能也有待进一步研究。针对上述问题,考虑了胶粉掺量、化学添加剂掺量、基质沥青和制备时长对制备得到的溶解性胶粉改性沥青性能的影响。高温法采用了220℃和260℃;化学法采用20%胶粉掺量、1%化学添加剂掺量(占胶粉质量)、200℃的温度制备6小时;胶粉掺量为20%、30%、40%;化学添加剂掺量为0.25%、0.5%、1%、2%;搅拌时长为2、4、6、8小时;基质沥青选用了埃索70#基质沥青和京博70#基质沥青。通过显微试验观察胶粉颗粒在基质沥青中的微观形貌和脱硫降解情况,通过DSR和BBR试验研究各制备条件下胶粉改性沥青的高低温流变性能,通过布氏粘度试验探究胶粉改性沥青的粘度变化。基于制备方法、化学添加剂用量、基质沥青、胶粉掺量的影响研究,最终确定溶解性胶粉改性沥青的材料配方为:京博基质沥青+20%胶粉(外掺)+1%化学添加剂(占胶粉质量),制备方法为:200℃下使用300r/min的转速搅拌6小时,可得到高低温流变性能优异,黏度较低的化学法溶解性胶粉改性沥青(TB)。 采用四点弯曲小梁试验(4PB)评价溶解性胶粉改性沥青混合料的疲劳性能,选用SBS改性沥青混合料和基质沥青混合料作为对照。疲劳性能:SBS改性沥青混合料TB沥青混合料基质沥青混合料。基于劲度模量衰减的疲劳损伤分析发现,沥青混合料劲度模量的衰减有两个阶段。基于能量耗散的疲劳损伤分析发现,耗散能相对变化率RCRDE会出现三个阶段的变化。50%劲度模量控制下的疲劳寿命一般位于耗散能变化率的第二阶段,并未达到跃迁节点,因此仅以劲度模量下降到初始劲度模量50%时的荷载循环作用次数作为疲劳寿命并不能完全地反映出TB沥青混合料疲劳性能的好坏。以应变、初始劲度模量和沥青饱和度为参数疲劳预估模型,能够较为准确地预测溶解性胶粉改性沥青混合料的疲劳寿命。 通过车辙试验、半圆弯拉(SCB)试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验和汉堡车辙对溶解性胶粉改性沥青路用性能进行研究,试验结果表明:干法岩沥青+溶解性胶粉改性沥青混合料的高低温性能、水稳定性能和严酷环境下的路用性能均较为优异,能满足规范要求。